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在图像处理以及通信、雷达等实时信号处理领域中,随着输入图像、数字等数据量急剧增加,对系统的处理能力的要求也越来越高,因此需要一种功能强大的大型并行阵列信号处理系统。这样的处理系统往往需要进行非常复杂的数据处理,虽然DSP具有处理速度快、处理能力强和抗干扰等特点,但是使用单个DSP芯片还是不能满足大数据量和处理速度的需求。因此研究多DSP处理器的并行阵列图像处理系统,成为当前重要的课题。
图像处理信息机采用“双FPGA+双DSP簇+CPCI”的设计结构,选用双簇4片ADI公司的高性能浮点DSP芯片ADSP-TS201S作为系统核心处理单元,选用2片Xilinx公司的Virtcx-5系列FPGA芯片XC5VLX110T作为底层算法处理和接口控制的核心,实现系统超高处理能力和处理器之间的高速的数据传输。在该硬件平台的基础上,本文设计了以嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ为核心的多DSP图像处理信息系统,通过在DSP中移植嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ,管理、控制各个处理器之间的数据通信和任务的调度,完成各个功能模块的设计和实现。
首先,本文通过对多DSP图像信息处理机的功能需求的分析,并结合系统硬件平台,设计并实现了嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ在ADSP-TS201S上的移植。详细介绍了系统移植过程、系统的存储空间和中断等资源的分配。实现通过操作系统的任务调度,完成图像处理机的各个功能模块的处理任务。
其次,针对图像信息处理的实际应用,并且参照图像数据的实际需求,设计了基于链路口传输的通信协议。该通信协议通过链路口进行数据传输,并且解决了在实际测试过程中遇到的难题,提高了数据传输的正确性和稳定性,确保了系统在运行各个功能模块时传输数据的准确、可靠。
然后,详细介绍了系统各个功能模块的功能。通过对各个功能模块的设计和实现,明确划分了各个功能模块的具体工作任务。利用操作系统进行各个模块的任务调度,实现对采集图像的处理。
最后,μC/OS-Ⅱ实时操作系统在ADSP-TS201上移植完成后,对任务的调度和中断的切换时间进行了测试,并且对通信协议进行数据的传输进行了测试。通过对测试结果的分析,验证了系统的实时性和稳定性以及数据传输的准确性。
该图像处理机已经应用于实际的项目中,经过现场实际测试,系统运行正常。实验数据与系统实际运行都证明,该图像处理机的设计达到了预期的要求。