原標(biāo)題：基于OMAP5910雙核處理器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)

基于OMAP5910雙核處理器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)，主要圍繞OMAP5910雙核處理器的特性及其在處理大規(guī)模圖像數(shù)據(jù)方面的優(yōu)勢(shì)展開。以下是詳細(xì)的設(shè)計(jì)思路：

一、OMAP5910雙核處理器概述

OMAP5910是TI公司推出的一款高性能多媒體雙核處理器，它將高性能、低功耗的TMS320C55x DSP與控制性能很強(qiáng)的ARM925微處理器集成到同一芯片器件中。這種設(shè)計(jì)使得OMAP5910在實(shí)時(shí)圖像處理領(lǐng)域具有顯著優(yōu)勢(shì)，能夠同時(shí)滿足復(fù)雜控制指令的執(zhí)行和大規(guī)模圖像數(shù)據(jù)的處理需求。

二、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)主要由圖像傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、復(fù)雜可編程邏輯器件FPGA、OMAP5910雙核處理器以及圖像顯示設(shè)備等構(gòu)成。系統(tǒng)的主要功能包括圖像的實(shí)時(shí)采集、處理和顯示。

1. 圖像采集：圖像傳感器捕獲原始圖像數(shù)據(jù)，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。

2. 數(shù)據(jù)預(yù)處理：FPGA接收并預(yù)處理這些數(shù)字信號(hào)，如降頻等，以適配OMAP5910的處理能力。

3. 圖像處理：OMAP5910的DSP處理器執(zhí)行復(fù)雜的圖像處理算法，如圖像增強(qiáng)、壓縮等。

4. 控制指令執(zhí)行：同時(shí)，OMAP5910的ARM處理器負(fù)責(zé)執(zhí)行系統(tǒng)控制指令，如參數(shù)配置、任務(wù)調(diào)度等。

5. 圖像顯示：處理后的圖像數(shù)據(jù)通過FPGA緩存，并經(jīng)D/A變換合成視頻信號(hào)輸出到顯示設(shè)備。

三、內(nèi)存管理與數(shù)據(jù)傳輸

由于實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量大，有效地處理和傳輸圖像數(shù)據(jù)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。OMAP5910支持多種內(nèi)存配置，包括片內(nèi)和片外存儲(chǔ)器。

1. 片內(nèi)存儲(chǔ)器：

• MPU存儲(chǔ)器片內(nèi)集成了192KB的SRAM。

• DSP存儲(chǔ)器片內(nèi)集成了64KB的雙向DARAM、96KB的單向SARAM和32KB的程序存儲(chǔ)器PDROM。

• 這些片內(nèi)存儲(chǔ)器通過存儲(chǔ)器管理單元TC進(jìn)行管理，確保處理器能夠高效訪問外部存儲(chǔ)區(qū)。

2. 片外存儲(chǔ)器：

• OMAP5910通過EMIFF和EMIFS接口訪問片外存儲(chǔ)器，如SDRAM和Flash等。

• 訪問片外存儲(chǔ)器的速度與訪問片內(nèi)存儲(chǔ)器的速度差別較大，因此在設(shè)計(jì)時(shí)需要合理優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸方案。

3. DMA控制器：

• OMAP5910的DMA控制器能夠在沒有CPU參與的情況下完成映射存儲(chǔ)空間中數(shù)據(jù)的搬移，大大提高數(shù)據(jù)傳輸效率。

• DMA控制器支持單通道分割操作、多幀傳輸、后臺(tái)傳輸?shù)裙δ?，能夠靈活應(yīng)對(duì)實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)的高吞吐量需求。

四、數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)化方案

為了保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，需要充分利用OMAP5910的各數(shù)據(jù)傳輸通道，并優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸方案。一種可行的方案是將整幀圖像數(shù)據(jù)劃分為多個(gè)塊，并在片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中進(jìn)行處理。同時(shí)，利用DMA控制器在后臺(tái)完成內(nèi)外存之間的數(shù)據(jù)傳輸，避免CPU堵塞在對(duì)外存的訪問上。

五、雙核間通信

OMAP5910的雙核結(jié)構(gòu)使得ARM和DSP之間需要進(jìn)行高效的通信。雙核間的通信可以通過以下方式實(shí)現(xiàn)：

1. 共享郵箱寄存器MailBox：ARM和DSP均可以通過MailBox觸發(fā)對(duì)方中斷，并傳遞參數(shù)。

2. MPUI方式：ARM通過主機(jī)接口獲得對(duì)DSP存儲(chǔ)空間和I/O空間的訪問權(quán)，完成數(shù)據(jù)搬移。

3. 設(shè)置DSP的MMU：將DSP的外部存儲(chǔ)空間映射到系統(tǒng)存儲(chǔ)資源中，共享DSP的地址空間。

六、總結(jié)

基于OMAP5910雙核處理器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)，需要充分利用其高性能、低功耗的特點(diǎn)以及豐富的內(nèi)存配置和DMA控制器功能。通過合理的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)化方案，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、處理和顯示，滿足各種復(fù)雜應(yīng)用場(chǎng)景的需求。