EDMA在實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、edma在實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)中的應(yīng)用數(shù)字圖像處理技術(shù)在科學(xué)討論、工業(yè)生產(chǎn)和管理部門中得到越來越多的應(yīng)用。在目標(biāo)跟蹤、導(dǎo)航、自動(dòng)駕駛、交通監(jiān)視等領(lǐng)域中的應(yīng)用也極大地促進(jìn)了實(shí)時(shí)圖像處理技術(shù)的進(jìn)展。實(shí)時(shí)應(yīng)用要求實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)必需具有強(qiáng)大的運(yùn)算功能。dm642 (tms320dm642)型處理器是ti最新推出的面對多媒體處理領(lǐng)域的數(shù)字信號處理器()給多媒體設(shè)備的實(shí)現(xiàn)提供了另一種有效的手段。 dm642建立在c64x dsp核基礎(chǔ)上采納公司開發(fā)的其次代高性能的先進(jìn)的超長命令字結(jié)構(gòu)veloeitl2tm,在600mhz的時(shí)鐘頻率下dm642每秒可以舉行24億次16位的乘累加或48億次的8位的乘累加。這樣強(qiáng)

2、大的運(yùn)算能力使得dm642可以舉行實(shí)時(shí)多視頻圖像處理。它的增加型挺直內(nèi)存存取 (edma)對dsp圖像處理系統(tǒng)是十分重要的，它可以在沒有cpu參加的狀況下完成映射存儲(chǔ)空間中數(shù)據(jù)搬移。靈便用法edma可以大大提高數(shù)據(jù)傳輸效率。以：dm642為例，結(jié)合sobel算法給出edma的一種詳細(xì)控制和實(shí)現(xiàn)辦法。2 dm642的edma控制器dm042的emda能提供超過2gbs的外部帶寬支持64路自立觸發(fā)的大事傳輸，總共有85個(gè)參數(shù)對“l(fā)inking”或“chaining”舉行配置。linking是在1個(gè)大事被觸發(fā)時(shí)允許1個(gè)序列舉行傳輸。chaining是當(dāng)1個(gè)通道的數(shù)據(jù)傳輸完畢時(shí)觸發(fā)另1個(gè)通道的數(shù)據(jù)傳輸

3、。 linking和chaining使得僅僅被cpu初始配置之后edma能夠延續(xù)的自動(dòng)運(yùn)行。edma的特點(diǎn)打算了其適合圖像處理的功能。因?yàn)閳D像處理的原始數(shù)據(jù)量很大同時(shí)圖像處理中也會(huì)產(chǎn)生同等量的中間數(shù)據(jù)對于片內(nèi)存儲(chǔ)資源有限的高速dsp來說,普通需要借用外部存儲(chǔ)空間。為了提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)處理能力可以將數(shù)據(jù)在不同存儲(chǔ)空間轉(zhuǎn)移的任務(wù)交給edma來完成，而cpu只用于數(shù)據(jù)的計(jì)算。同時(shí)，edma對數(shù)據(jù)重排功能可以優(yōu)化圖像數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存儲(chǔ)，這不僅可以提高內(nèi)部存儲(chǔ)空間的利用效率而且可以提高數(shù)據(jù)的傳輸速率。雖然對圖像數(shù)據(jù)的傳輸也可由軟件實(shí)現(xiàn)，但將消耗大量的cpu時(shí)鐘周期。使dsp的高速性能難以發(fā)揮。而由edma

4、來完成同樣的工作幾乎不占用cpu的時(shí)鐘周期。在c64xdsp中edma控制器負(fù)責(zé)片內(nèi)l2存儲(chǔ)器與其他設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。edma控制器和dma在結(jié)構(gòu)上有很大的不同其增加之處包括：提供了64個(gè)通道；通道間的優(yōu)先級可以設(shè)置；支持不同結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)傳輸?shù)逆溄印dma控制器由以下幾部分組成；大事和中斷處理寄存器；大事；參數(shù)ram；硬件地址產(chǎn)生。其中,大事寄存器控制對edma大事舉行捕捉。1個(gè)大事相當(dāng)于1個(gè)同步信號，由它觸發(fā)1個(gè)edma通道開頭數(shù)據(jù)傳輸。假如有多個(gè)大事同時(shí)發(fā)生則由大事編碼器對它舉行辨別。edma的參數(shù)ram中存放了有關(guān)的傳輸參數(shù)，這些參數(shù)會(huì)被送入地址發(fā)生器硬件進(jìn)而產(chǎn)生讀寫操作所需要的地址。e

5、dma支持8bit、16bit和32bit數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。在edma中定義了下列概念：(1) 數(shù)據(jù)單元(element)的傳輸。單個(gè)數(shù)據(jù)單元從源地址向目的地址傳輸假如需要，每1個(gè)數(shù)據(jù)單元都可以由同步大事觸發(fā)傳輸；(2) 幀(frame)。l組數(shù)據(jù)單元組成1幀，l幀中的數(shù)據(jù)單元可以是相鄰延續(xù)存放的，也可以是間隔存放的幀傳輸可以挑選是否受同步大事控制，“幀” 普通在1維傳輸中提及；(3) 陣列(array)。1組延續(xù)的數(shù)據(jù)單元組成1個(gè)陣列在1個(gè)陣列中的數(shù)據(jù)單元不允許間隔存放。1個(gè)陣列的傳輸可以挑選是否受同步大事控制。“陣列 ”普通在2維傳輸中提及；(4) 塊(block)。多個(gè)幀或者多個(gè)陣列的數(shù)據(jù)組成

6、1個(gè)數(shù)據(jù)塊；(5) 1維(1一d)傳輸。多個(gè)數(shù)據(jù)幀組成1個(gè)1維的數(shù)據(jù)傳輸。block中幀的個(gè)數(shù)可以是 l65536。(6) 2維(2一d)傳輸。多個(gè)數(shù)據(jù)陣列組成1個(gè)2維的數(shù)據(jù)傳輸。第1維是陣列中的數(shù)據(jù)單元，第2維是陣列的個(gè)數(shù)。3 edma的控制機(jī)制31 大事與大事控制寄存器edma有64個(gè)通道每1個(gè)通道都有1個(gè)大事與之關(guān)聯(lián)由這些大事觸發(fā)相應(yīng)通道的傳輸。32 傳輸參數(shù)與參數(shù) ramedma控制器與dma控制器在結(jié)構(gòu)上有所區(qū)分。c64x的edma控制器是基于ram結(jié)構(gòu)。參數(shù)ram(parameter ram。param)的容量是2kb，總共可以存放85組edma傳輸控制參數(shù)。多組參數(shù)還可以彼此銜接

7、起來，從而實(shí)現(xiàn)某些負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)流的傳輸例如循環(huán)緩存和數(shù)據(jù)排序等。參數(shù)ram中保存的內(nèi)容包括：64個(gè)edma通道對應(yīng)的入口傳輸參數(shù)每組參數(shù)包括6個(gè)字；用于重加載，鏈接的傳輸參數(shù)組。每組參數(shù)包括24字節(jié)；8字節(jié)空余的ram可以作為“草稿區(qū)”(scratch pad area)。一旦捕捉到某個(gè)大事控制器將從param頂部的64組入口參數(shù)中讀取數(shù)據(jù)對應(yīng)的控制參數(shù)送往地址發(fā)生器硬件。表l給出1組edma傳輸參數(shù)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，總共6個(gè)字192bit?？梢酝ㄟ^32bit的外設(shè)對edma的參數(shù)ram舉行拜訪?？蛇x參數(shù)(option parameter)，32bit，用戶可以按照狀況挑選設(shè)置該參數(shù)。srcdst地址3

8、2bit，用于存放edma拜訪起始的源地址和目的地址，可以通過可選參數(shù)中的sumdum位設(shè)定對srcdst地址的修改方式。數(shù)據(jù)單元計(jì)數(shù)(element count)，16bit無符號數(shù)存放l幀(1一d傳輸)或1個(gè)陣列(2一d傳輸)中的數(shù)據(jù)單元數(shù)。幀/陣列計(jì)數(shù)(framearray count)，16bit無符號數(shù)存放的是1-d數(shù)據(jù)傳輸中的幀計(jì)數(shù)，或是2一d數(shù)據(jù)傳輸中的陣列計(jì)數(shù)。數(shù)據(jù)單元，幀，陣列索引(elementframearrayindex)16bit無符號數(shù)，作為地址修改的索引值。數(shù)據(jù)單元索引只應(yīng)用于1-d 傳輸，為下一數(shù)據(jù)單元的地址偏移值(2一d傳輸不允許數(shù)據(jù)單元間隔存放)。幀，陣列索

9、引用于控制下一幀，陣列的地址索引。數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)的重加載(element count reload)，16bit無符號數(shù)。用于在每幀最后一個(gè)數(shù)據(jù)元素傳輸之后重新加載傳輸計(jì)數(shù)值。這個(gè)參數(shù)只能用于1一d傳輸中。鏈接地址(link address)，16bit。當(dāng)設(shè)定可選參數(shù)中的link=1時(shí)，可以由鏈接地址確定下1個(gè)edma大事采納參數(shù)的裝載，重裝載地址，從而使多組 edma傳輸參數(shù)形成edma傳輸鏈。4 edma的傳輸操作edma舉行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)有2種啟動(dòng)方式，1種是cpu啟動(dòng)另1種是由同步大事觸發(fā)。每1個(gè)通道的啟動(dòng)是互相自立的。41 cpu啟動(dòng)edma非同步的 edmacpu可以通過寫大事置位寄存器(

10、esr)啟動(dòng)1個(gè)edma通道。向esr中某1位寫1時(shí)，將強(qiáng)行觸發(fā)對應(yīng)的大事。此時(shí)，與正常的大事響應(yīng)過程類似， edma的param中的傳輸參數(shù)被送入地址發(fā)生器完成對emif、l2存儲(chǔ)器或外設(shè)的存取拜訪。由cpu啟動(dòng)的edma屬于非同步的數(shù)據(jù)傳輸。eer 中的大事使能與否不會(huì)影響這種edma傳輸?shù)膯?dòng)。42 由大事觸發(fā) edma一旦大事編碼器捕捉到1個(gè)觸發(fā)大事并鎖存在er寄存器中，將導(dǎo)致param中對應(yīng)的參數(shù)被送入地址發(fā)生器進(jìn)而執(zhí)行有關(guān)的傳輸操作。盡管是由大事啟動(dòng)傳輸操作，但是大事本身必需首先被cpu使能。eer寄存器負(fù)責(zé)控制大事的使能。觸發(fā)edma傳輸?shù)耐酱笫驴梢栽从谕庠O(shè)，外部器件的中斷或某

11、個(gè)edma通道結(jié)束。與dma的狀況不同，與edma的每1個(gè)通道相關(guān)聯(lián)的觸發(fā)大事是固定的。因此，假如假設(shè)eer中的evt4=1，那么ext_int4引腳的外部中斷信號就會(huì)啟動(dòng)edma通道4的傳輸。所以，每個(gè)大事也就指定了1個(gè)特定的edma通道。5 在實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)中的應(yīng)用在實(shí)時(shí)圖形處理系統(tǒng)中，常常是把數(shù)據(jù)塊轉(zhuǎn)移，例如從視頻通道采集數(shù)據(jù)傳送到sdram中作為后續(xù)處理的緩存，或是把數(shù)據(jù)傳送到片內(nèi)ram中。edma使數(shù)據(jù)的傳送容易易行。下面以把數(shù)據(jù)從視頻通道傳送到片內(nèi)ram中并作sobel邊緣提取算法和把數(shù)據(jù)從視頻通道傳送到sdram中并作sobel邊緣提取算法為例。(1)把數(shù)據(jù)從視頻通道通過1維方

12、式傳送到片內(nèi)ram中并作sobel邊緣提取算法只對攝像頭采集的i塊數(shù)據(jù)舉行sobel邊緣提取。采納一維edma傳送方式，每1次傳送采集1行中的部分?jǐn)?shù)據(jù)(dat_copy()函數(shù))。在pal制式下先把1行數(shù)據(jù)放到nmemtemp數(shù)組中，然后對從144行到432行、從180列到435列的圖像舉行sobel邊緣提取最后把變換后的數(shù)據(jù)輸出到顯示緩沖區(qū)1所示。由于sobel算法需要3行數(shù)據(jù)，所以可以開拓1個(gè)可以存放3行數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)，通過指針的交換把從視頻通道過來的數(shù)據(jù)分離放到緩沖區(qū)中。保存的3行圖像用法翻卷的緩沖區(qū)管理，3個(gè)變量分離指示當(dāng)前用法的y行、yl行和y一2行在緩沖區(qū)中的起始偏移量?？梢赃@樣：輪番往3塊緩存區(qū)拷貝數(shù)據(jù)只要轉(zhuǎn)變拷貝的指針就可以。在拷貝當(dāng)前這1塊的時(shí)候已經(jīng)拷貝的另外2塊數(shù)據(jù)依舊沒有變幻，所以就可以實(shí)現(xiàn)3塊數(shù)據(jù)保存采集圖像中的相鄰3行數(shù)據(jù)如表2所示。(2)把數(shù)據(jù)從視頻通道通過2維方式傳送到sdram中并作sobel邊緣提取算法可以通過dat_copy2d 0函數(shù)挺直把采集的l幅圖像亮度重量存放到sdram中，如下：其中m_dbframebuffertemp是指向sdram中緩沖區(qū)的指針，numpixels是1行的像素?cái)?shù)，num-lines是行數(shù)。當(dāng)把數(shù)據(jù)