实时图像处理系统中EDMA实现数据搬移

© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 2005 年第 9 期 信息技术 　　中图分类号 :TP317. 4 　　文献标识码 :A 　　文章编号 :1009 - 2552 (2005) 09 - 0035 - 03 实时图像处理系统中 EDMA 实现数据搬移 李宝林 , 黄席樾 , 杨尚罡 , 刘　欣 (重庆大学自动化学院导航制导研究室 , 重庆 400044) 摘　要 : 实时视频图像处理系统对图像处理的实时性要求很高 , 而且图像处理系统处理的数据 量大。为了解决上述问题 , 除了要有优化的算法之外 , 还要充分利用 DSP 处理器的一切可用的 硬件资源。本文阐述了基于 TI公司 TMS320C6713 DSP 的实时视频图像处理系统通过 EDMA 提高 数据搬移速度的方法。 关键词 : EDMA ; 数据搬移 ; CPU ; DSP ; 图像处理 Data transit achieved by EDMA in real - time image processing system LI Bao2lin , HUANG Xi2yue , YANG Shang2gang , LIU Xin ( Navigation and Guide Laboratory , College of Automation , Chongqing University , Chongqing 400044 ,China) Abstract : Real - time image processing system is strict with real - time capability , as well as , image pro2 cessing system has to process mass data. In order to solve the problem , besides optimized algorithm is needed , hardware resources in DSP must be utilized fully. This article expounds that data transit speed is improved by using EDMA in real - time image processing system based on TMS320C6713 DSP which is made by TI corpo2 ration. Key words : EDMA ; data transit ; CPU ; DSP ; image processing 　　实时图像处理系统处理的数据量大 ,要求数据 的处理速度足够快 ,在有限时间内完成大量的数据 运算 ,因此实时图像处理系统由高速的数字信号处 理器及外设构成。本系统采用的是 TI 公司高性能 的 TMS320C6713 DSP ,充分利用 DSP 的 EDMA 在片 内高速存储区与片外低速存储区之间进行数据交 换 ,以提高数据处理速度。 1 　TMS320C6713 及其 EDMA 简介 TMS320C6713 是 TI 公司在 TMS320C6711 的基 础上新近推出的 C6000 系列新一代浮点 DSP 芯片 , 是目前为止 C6000 系列 DSP 芯片中性能较高的一 种。它可在 255MHz 的时钟频率下实现 1800MIPSΠ 1350MFLOPS的定点和浮点运算 ,外部存储器访问和 片上外设的访问则完全通过 EDMA 来完成 ,极大程 度上满足了图像压缩算法对计算速度的要求。 直接存储器访问 (DMA) 是 C6000 DSPs 中一种 重要的数据访问方式 ,它可以在没有 CPU 参与的情 况下 ,由DMA 控制器完成DSP 存储空间内的数据搬 移。EDMA ( Enhanced Direct Memory Access) 是 C671x 特有的访问方式。 EDMA 控制器由事件和中断处理寄存器、事件 编码器、参数 RAM 以及硬件地址产生几部分构成。 EDMA 控制器和 DMA 控制器在结构上有很大不同 , 增强之处包括提供了 16 个通道、通道间的优先级可 设置和支持不同机构数据传输的链接。EDMA 的参 数 RAM 的容量为 2KB ,总共可以存放 85 组 EDMA 传输控制参数。多组参数还可以彼此连接起来 ,从 而实现某些复杂数据流的传输。图 1 给出了 1 组 EDMA 传输参数的内部结构。 事件寄存器控制对 EDMA 事件进行捕获。一个 事件相当于一个同步信号 ,由它触发一个 EDMA 通 收稿日期 : 2005 - 03 - 08 作者简介 : 李宝林 (1979 - ) ,男 ,硕士研究生 ,研究方向为数字信号 处理及其应用、模式识别。 —53— © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 图 1 　EDMA 的参数存储结构 道开始数据传输。如果有多个事件同时发生 ,则由 事件编码器对它们进行分辨。EDMA 的参数 RAM 中存放了有关的传输参数 ,这些参数会被送入地址 发生器硬件 ,进而产生读写操作所需要的地址。 2 　实时图像处理系统 EDMA 实现数据 搬移 实时图像处理系统在两处数据传输中采用了 EDMA 传输方式 :外部 SDRAM 到 DSP 内部 L2 Cache 的数据传输 ;McBSP0 到显示终端的数据传输。ED2 MA 实现数据搬移的工作流程如图 2 所示。 图 2 　EDMA 实现数据搬移的工作流程 2. 1 　SDRAM 到L2 Cache 的数据搬移 搬移的数据为 2 维图像数据 ,图像来自视频采 集板卡的数字图像 (图像大小为 320 ×240) ,该图像 存储在 SDRAM 中 , 因此 DSP 是通过 EDMA 从 SDRAM 中将数据传输到 DSP 内部存储器 (L2 Cache) ,然后 DSP 进行相应的图像处理。因此 ED2 MA 采用 2 - D 数据传输方式。其中 ,SDRAM 地址空 间分配在 TMS320C6713EMIF 的 CE0 空间。 2. 1. 1 　EDMA 的参数设置 DSP 通过 EDMA 实现从 SDRAM 中将图像数据 搬移到 DSP 内部的 L2 Cache 中 ,而 SDRAM 又被分 配到 DSP 的 CE0 空间。因此 , EDMA 参数中的可选 参数 OPT 设置为 0x2DBD0001 ,源地址 SCR 设置为 0x80000000 ,帧Π阵列计数 FRMCNT 设置为 0x00EF , 数据单元计数 ELECNT 设置为 0x0140 ,目的地址 DST设置为 0x0001FFFF ,帧Π阵列索引 FRMIDX 设置 为 0x0280 ,数据单元索引 ELEIDX 设置为 0x01DE ( EIX = F ×S = 0x00EF ×0x2 = 0x01DE) ,数据计数重 加载 ELERLD 设置为 0x0140 ,连接地址LINK设置为 NULL。 2. 1. 2 　同步传输模式 EDMA 有两种同步传输模式 (1)读Π写同步 在 2 - D 传输中 , EDMA 通道读Π写同步事件将 触发 1 个阵列的传输。 (2)帧Π块同步 在 2 - D 传输中 ,帧同步将导致整个数据块被 传输。这里的 2 - D 是指数据块的列和排。图 3 给 出了每一个同步事件 EDMA 传输的一帧图像的示 意 ,其中 AIX(Array Index)是 EDMA 参数中的阵列索 引 ,每一个方块表示一个像素。 图 3 　一帧图像在帧Π块同步下的 2 - D EDMA 传输 2. 1. 3 　地址更新方式 EDMA 的地址更新是指一个数据块的传输过程 中源Π目的地址的修正 (即修改源地址更新 (SUM)和目 的地址更新 (DUM)字段) ,该操作由 EDMA 控制器自 动完成。需要地址更新的地方有两个 : EDMA 的通道 参数内的 SRCΠDST处和地址的产生Π传输逻辑处。 只要源Π目的任何一方是 2 - D 结构 ,并且传输 是帧同步的 (FS = 1) ,则整个数据块都会在帧同步事 件的控制下进行传输。本系统中传输的数据块采用 2 - D 方式传输且为帧同步 ,所以 EDMA 参数中的源 —63— © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 地址和目的地址均采用自动增址方式。 2. 2 　EDMA 控制器中断 CPU TMS320C6713 的 16 个 EDMA 通道共享一个 ED2 MA- INT ,因此发生 EDMA 中断时 ,CPU 的中断服务 程序需要读 CIPR 寄存器 ,判断是否有通道事件发 生 ,以及是哪一个事件 ,然后转入相应的中断服务程 序执行。另外 , ISR(中断服务寄存器)的 CIPR(Chan2 nel Interrupt Pending Register)中的中断标志位必须手 工清除 ,以保证可以捕获后续发生的中断。 EDMA 通道触发 CPU 中断的参数设置由以下语 句实现 : (unsigned 3 ) 01A0FFE8 = 0x00002000 ; (unsigned 3 ) 01A00060 = 0x2DBD0001 ; 上面的语句实质上是对 EDMA 的寄存器进行了 下面的设置 : (1) CIER (Channel Interrupt Enable Register) 寄存 器中 CIE13 位设为 1 ; (2)通道可选参数中 TCINT设为 1 ; (3)通道可选参数中的传输结束代码设为 D。 EDMA 结束后 , EDMA 控制器根据传输结束代 码 (D) 将通道未处理中断标志寄存器 ( CIPR) 的 CIPR13 位置 1。如果对应的 CIE13 位使能 ,该通道 将触发 EDMA- INT 中断 ,从而使 DSP 转入到中断服 务程序执行程序。这样就实现了 EDMA 从 SDRAM 中将采集的图像数据搬移到L2 Cache 中后产生 ED2 MA- INT , 通知 关于发布提成方案的通知关于xx通知关于成立公司筹建组的通知关于红头文件的使用公开通知关于计发全勤奖的通知 CPU ,从而执行图像处理的中断服务 子程序即图像处理程序。 2. 3 　EDMA 实现 McBSP 与外设之间的数据传输 处理完的图像数据通过 McBSP0 传输给显示终 端 ,选用 DSP 的 EDMA 方式传输数据。这里采用 EDMA 的通道 12 和通道 13 实现 DSP 的 McBSP0 与 显示终端的数据实时传输。 2. 3. 1 　乒 - 乓缓冲 在 CPU 读取一帧图像数据进行处理之前 , ED2 MA 的通道 13 已经完成了将一帧图像数据从 SDRAM中传送到 DSP 内部的 L2 Cache 中 ,而在 ED2 MA 的通道 12 将处理完的这一帧图像图像出具通过 McBSP0 传输给显示终端之前 ,CPU 必须提供出处理 后的图像数据。如果在 EDMA 向显示终端传输之前 CPU 还没有处理完要传输的图像 ,就会使得传输的 结果出现错误或者不可预料的结果。为了避免这种 情况的发生 , TMS320C6713 的 EDMA 提供了一种叫 做乒 - 乓的缓冲方式 ,这种缓冲方式类似打乒乓球 , 因之得名。乒 - 乓缓冲方式如图 4 所示。 图 4 　McBSP 数据的乒 - 乓缓冲 　　在乒 - 乓缓冲方式中 ,存在乒和乓两个用于输 入输出数据流的缓冲区。其中 , EDMA 对乒缓冲区 进行数据的输入和输出 ,CPU 处理乓缓冲区的数据。 当 EDMA 将数据传输和 CPU 将数据处理都完成之 后 ,乒缓冲区的数据就和乓缓冲区的数据进行交换。 因此 EDMA 输入的数据被 CPU 处理之后交换到乒 缓冲区 (覆盖了乒缓冲区原来的数据) ,使得 EDMA 传输给显示终端的数据就是 CPU 处理后的正确的 数据。 2. 3. 2 　乒 - 乓缓冲的参数设置 由乒 - 乓缓冲的原理 ,可知乒 - 乓缓冲必须分 别对乒和乓缓冲区进行相应的参数设置。乒缓冲区 EDMA 通道 13 和乓缓冲区 EDMA 通道 12 的参数设 置如图 5 所示。 2. 3. 3 　CPU 同步 为了采用乒 - 乓缓冲技术 , (下转第 46 页) —73— © 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 功能中 ,有许多是目前电路交换机的软件可以提供 的 ,这样就有可能通过对电路交换机的功能 (特别是 软件)进行重新结构 ,来实现MGC应提供的功能。 虽然 MGC的某些功能可以通过修改电路交换 机的软件来实施 ,但 MGC 毕竟是基于 IP 网络的呼 叫控制设备 ,要实现对 IP 的信令控制 ,只有通过增 加相应的 IP 硬件与软件。目前通过信令网关转发 到 MGC的信令都是 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的 NO. 7 信令 ,这也就意味 着传统交换机中的信令处理部分可以保留 ,只需增 加基于 IP 的信令传输模块即可。增加的硬件和软 件可以借鉴于已实现的基于全 IP 结构的软交换系 统 ,硬件平台可以采用商业化的硬件设计 ,如目前业 界流行的刀片服务器体系机构。软件方面 ,操作系 统可以采用实时 Linux 系统 , 在其提供的 RAW SOCKET上实现 SCTP 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 栈。应用程序则采用模 块化的设计 ,考虑多种适配层 ( IUAΠM3UAΠM2UAΠ SUP)的通用性 ,统一实现。数据库可以采用中央数 据库 (Oracle)模式 ,各个模块的信息统一存放在数据 库中 ,通过统一的访问接口访问调用数据库。 这里必须考虑新增加的基于 IP 的模块与原有 电路交换模块的互通问题。由于电路交换机的硬件 结构和操作系统与 IP 网络的硬件结构和操作系统 是不同的。对于不同硬件与操作系统之间的通信 , 目前主要采用的技术是中间件技术。所谓中间件技 术 ,是建立在计算机硬件和操作系统基础上 ,支持应 用软件开发和运行的系统软件 ,它能够使应用软件 相对独立于计算机硬件和操作系统平台 ,为大型应 用搭建一个标准的平台。所以可以通过中间件技术 实现异构系统之间的通信。这样 ,虽然原电路交换 机和 IP 网络使用的是不同的操作系统 ,但它们之间 就可以通过消息中间件 ,建立可靠的、跨平台的消息 传输。这样 ,通过中间件的消息传送和消息转换 ,原 交换机的信令处理软件就可以实现对来自于信令网 关的传统信令的处理。 从上面我们可以看到本 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的好处 ,可以既保 持原电路交换机的功能 ,又能支持 MGC 功能 ,并可 以利用基本呼叫功能实现 IP 呼叫控制 ;可以同时支 持 PSTN 信令与 IP 信令 ,并可实现信令的转换 ;可以 满足向分组网的平滑过渡 ,保护原有投资。 4 　结论 通过对传统电路交换机的改造来实现媒体网关 控制器的功能 ,既能保护现有的网络投资 ,挖掘现有 网络的资源潜力 ,保持语音业务收入的不断增长 ,同 时又能利用尽可能少的投资实现网络的平滑升级 , 大力发展 IP 业务 ,谋求网络未来的发展 ,创造新的 业务增长点 ,使运营商在未来的数据多媒体业务中 获得应有的市场份额。 参 考 文 献 : [1 ] 　赵慧玲 ,叶华 ,等. 以软交换为核心技术的下一代网络[M] . 北 京 :人民邮电出版社 ,2002 ,8. [2 ] 　中华人民共和国通信行业标准. No. 7 信令与 IP 信令网关设备 技术 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 (报批稿) [ S] . 责任编辑 :张荣香 (上接第 37 页) 图 5 　乒、乓缓冲区 EDMA 通道参数设置 在 EDMA 传输完数据后必须通知 CPU ,而当 CPU 处 理完输入数据后等待 EDMA 完成数据传输。当通道 13 输入完数据后 CIP13 位置“1”;当通道 12 取完数 据后 CIP12 位置“1”。 3 　结束语 EDMA 是在没有 CPU 参与的情况下完成数据的 传输。EDMA 控制方式在 DSP 中的成功运用解决了 系统中存储器与外设之间数据传送的速度问题 ,大 大减轻了 CPU 的负担 ,实现了DSP 将数据从 SDRAM 到内部存储器的快速搬移以及数据从内部存储器到 显示终端的快速传输 ,提高了实时图像处理系统的 实时性。 参 考 文 献 : [1 ] 　TMS320C6713 Fixed - Point Digital Signal Processor Data Manual [M] . TI Corporation ,2004. [2 ] 　Code Composer Studio Getting Started Guide [ M ] . TI Corporation , 2001. [3 ] 　吴海勇 ,曹杰 ,郑剑泉 1 用 EDMA 传输数字视频信号[J ] . 广播 与电视 ,2003 ,29 (2) . [4 ] 　Applications Using the TMS320C6000 Enhanced DMA[M] . TI Corpo2 ration ,2001. 10. 责任编辑 :杨立民 —64—