基于高速双DSP的柔性机载实时图像跟踪系统研究
发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:529
来源：国外电子元器件 作者：谢 明 吉书鹏 谢 明 段哲民
摘要：给出了以两片高性能tms320c6414作为核心处理器，并辅以fpga来实现系统逻辑时序控制，从而组成双dsp柔性机载实时图像处理系统的设计方案。同时对系统的硬件资源选择及工作流程进行了讨论。
关键词：dsp；并行处理；fpga；柔性；超高速
１ 引言
利用可见光成像与红外成像传感器实现实时目标成像跟踪是精确制导武器及机载成像光电系统研究的核心技术。伴随着实战环境日益复杂以及伪装、隐身等目标特性控制技术的飞速发展，机载实时图像跟踪系统的应用也日益广泛与深入。当跟踪目标并非一般地面慢速目标，而是其它快速运动目标如：低空导弹、无人驾驶飞机等时，系统将要求现有机载实时图像跟踪系统具有更高的技术性能。基于此，为了进一步提高现有机载光电跟踪系统在实战环境中，针对复杂场景下快速运动目标实施实时跟踪的鲁棒性与稳定性，笔者提出以双ｄｓｐ和ｆｐ-ｇａ为核心来构建主从式超高速并行处理体系的设计思想，并研究开发了基于双ｄｓｐ的新型柔性机载实时图像跟踪系统。一方面，采用双ｄｓｐ体系结构实现系统任务的并行划分使本系统具备极高的运算处理速度；另一方面，现场可编程逻辑器件ｆｐｇａ的引入使系统的灵活性也得到极大的提高。而将两者结合可使本系统充分体现新一代机载实时图像跟踪系统更快速、更精确、更灵活的特点。
２ ｔｍｓ３２０ｃ６４１４的结构特点
美国德州仪器公司（ｔｉ）推出的新一代数字信号处理器ｔｍｓ３２０ｃ６４１４（以下简称ｃ６４１４）的主频为４００ｍｈｚ～７００ｍｈｚ，其数据处理能力为３２００ｍｉｐｓ～５７６０ｍｉｐｓ。该器件的结构框图如图１所示。其主要特点如下：
（１）ｄｓｐ内核采用超长指令字（ｖｌｉｗ）体系结构，有８个功能单元、６４个３２ｂｉｔ通用寄存器，一个时钟周期可同时执行８条指令，运算能力可以达到５７６０ｍｉｐｓ；
（２）为了使数据能满足超高速ｄｓｐ内核的需求，ｃ６４１４采用了两级超高速缓冲存储器，即１６ｋ ｂｙｔｅ的一级数据ｃａｃｈｅ、１６ｋ ｂｙｔｅ的一级程序ｃａｃｈｅ和１０２４ｋ ｂｙｔｅ的数据和程序统一内存。
（３）增加了直接处理打包数据指令，可建立无缝的数据流，以提高指令集的效率；
（４）每个功能单元在硬件上都增加了附加功能，从而增强了指令集的正交性。
３ 系统硬件设计
本光电成像跟踪系统硬件平台由六部分组成：图像采集与预处理模块、同步分离模块、ｆｐｇａ逻辑控制模块、双ｄｓｐ＋双口ｒａｍ 图像处理模块、异步通信模块和图形显示模块。其系统原理框图如２所示。从图２可以知道：红外探测器及可见光摄像仪输出的模拟视频信号经多路信号选择芯片导入之后，经箝位、放大、滤波以及去同步头等预处理后，一路经ａ／ｄ转换器将模拟视频转换为８ｂｉｔ数字信号并导入片外视频缓存１、２，而后等待ｆｐｇａ时序控制ｄｓｐ外部中断，以便将全部缓存数据搬移到ｄｓｐ片内的２级缓存，再通过系统任务划分实现数据重组，然后分别在主从ｄｓｐ进行同步并行数据处理，并将中间结果由主ｄｓｐ综合，最后在完成后续运算后给出最终匹配结果。与此同时，主ｄｓｐ则通过写图形显示缓存将目标匹配位置信息传递到外界；另一路模拟信号先导入同步分离器，然后提取行场同步信号送交ｆｐｇａ作为时基，以产生系统各级时序控制信号；第三路模拟信号送给图形叠加电路作为输入叠加信号之一，当场正程来到时，ｆｐｇａ中断控制并读出图形存储器数据，同时在ｆｐｇａ片内实现读入数据的并／串转换后移位输出至图形叠加电路，此时两路信号将会合送入视频监视器，从而完成视频图像上图形的显示。整个系统工作期间，每隔８０ｍｓ主ｄｓｐ还通过异步收发器与外部上位机进行串行通信，以便系统能够实时接收外部命
来源：国外电子元器件 作者：谢 明 吉书鹏 谢 明 段哲民
摘要：给出了以两片高性能tms320c6414作为核心处理器，并辅以fpga来实现系统逻辑时序控制，从而组成双dsp柔性机载实时图像处理系统的设计方案。同时对系统的硬件资源选择及工作流程进行了讨论。
关键词：dsp；并行处理；fpga；柔性；超高速
１ 引言
利用可见光成像与红外成像传感器实现实时目标成像跟踪是精确制导武器及机载成像光电系统研究的核心技术。伴随着实战环境日益复杂以及伪装、隐身等目标特性控制技术的飞速发展，机载实时图像跟踪系统的应用也日益广泛与深入。当跟踪目标并非一般地面慢速目标，而是其它快速运动目标如：低空导弹、无人驾驶飞机等时，系统将要求现有机载实时图像跟踪系统具有更高的技术性能。基于此，为了进一步提高现有机载光电跟踪系统在实战环境中，针对复杂场景下快速运动目标实施实时跟踪的鲁棒性与稳定性，笔者提出以双ｄｓｐ和ｆｐ-ｇａ为核心来构建主从式超高速并行处理体系的设计思想，并研究开发了基于双ｄｓｐ的新型柔性机载实时图像跟踪系统。一方面，采用双ｄｓｐ体系结构实现系统任务的并行划分使本系统具备极高的运算处理速度；另一方面，现场可编程逻辑器件ｆｐｇａ的引入使系统的灵活性也得到极大的提高。而将两者结合可使本系统充分体现新一代机载实时图像跟踪系统更快速、更精确、更灵活的特点。
２ ｔｍｓ３２０ｃ６４１４的结构特点
美国德州仪器公司（ｔｉ）推出的新一代数字信号处理器ｔｍｓ３２０ｃ６４１４（以下简称ｃ６４１４）的主频为４００ｍｈｚ～７００ｍｈｚ，其数据处理能力为３２００ｍｉｐｓ～５７６０ｍｉｐｓ。该器件的结构框图如图１所示。其主要特点如下：
（１）ｄｓｐ内核采用超长指令字（ｖｌｉｗ）体系结构，有８个功能单元、６４个３２ｂｉｔ通用寄存器，一个时钟周期可同时执行８条指令，运算能力可以达到５７６０ｍｉｐｓ；
（２）为了使数据能满足超高速ｄｓｐ内核的需求，ｃ６４１４采用了两级超高速缓冲存储器，即１６ｋ ｂｙｔｅ的一级数据ｃａｃｈｅ、１６ｋ ｂｙｔｅ的一级程序ｃａｃｈｅ和１０２４ｋ ｂｙｔｅ的数据和程序统一内存。
（３）增加了直接处理打包数据指令，可建立无缝的数据流，以提高指令集的效率；
（４）每个功能单元在硬件上都增加了附加功能，从而增强了指令集的正交性。
３ 系统硬件设计
本光电成像跟踪系统硬件平台由六部分组成：图像采集与预处理模块、同步分离模块、ｆｐｇａ逻辑控制模块、双ｄｓｐ＋双口ｒａｍ 图像处理模块、异步通信模块和图形显示模块。其系统原理框图如２所示。从图２可以知道：红外探测器及可见光摄像仪输出的模拟视频信号经多路信号选择芯片导入之后，经箝位、放大、滤波以及去同步头等预处理后，一路经ａ／ｄ转换器将模拟视频转换为８ｂｉｔ数字信号并导入片外视频缓存１、２，而后等待ｆｐｇａ时序控制ｄｓｐ外部中断，以便将全部缓存数据搬移到ｄｓｐ片内的２级缓存，再通过系统任务划分实现数据重组，然后分别在主从ｄｓｐ进行同步并行数据处理，并将中间结果由主ｄｓｐ综合，最后在完成后续运算后给出最终匹配结果。与此同时，主ｄｓｐ则通过写图形显示缓存将目标匹配位置信息传递到外界；另一路模拟信号先导入同步分离器，然后提取行场同步信号送交ｆｐｇａ作为时基，以产生系统各级时序控制信号；第三路模拟信号送给图形叠加电路作为输入叠加信号之一，当场正程来到时，ｆｐｇａ中断控制并读出图形存储器数据，同时在ｆｐｇａ片内实现读入数据的并／串转换后移位输出至图形叠加电路，此时两路信号将会合送入视频监视器，从而完成视频图像上图形的显示。整个系统工作期间，每隔８０ｍｓ主ｄｓｐ还通过异步收发器与外部上位机进行串行通信，以便系统能够实时接收外部命
上一篇：嵌入式系统以太网接口的设计
相关技术资料- 5-14高精度智能磁性传感器芯片KTM5900
- 5-14新一代全光纤工业光总线技术应用前景
- 5-14通感控一体全光网芯片TS-PON Gen2
- 5-14Sub-GHz/Wi-SUN 收发器技术参数设计
- 5-14低功耗 8 位和 16 位微控制器（MCU）
- 5-14双 LVDS （OpenLDI） LCD 视频处理器
- 5-13业界新型“Dauerpower”逆变器SiC MOS
- 5-13电源管理芯片 (PMIC)应用详解
- 5-13 Power Management Buck/降压转换器̴
- 5-13AI GPU 和 TPU的超高功率密度电源模块
- 5-13高性能CMOS图像传感器芯片参数设计
- 5-13四丛集架构10核心方案SS1101处理器
- 相关IC型号
公网安备44030402000607
