基于DSP/BIOS的视频图像采集处理平台软件设计
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2020-10-17
15:01:57
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基于基于DSP/BIOS的视频图像采集处理平台软件设计的视频图像采集处理平台软件设计
采用TI公司的TMS320C5402和DaVinci系列TMS320DM6437双DSP芯片为主要处理器，构建了一个基于
DSP/BIOS的视频图像采集处理平台。从功能的角度将系统划分为视频采集任务、视频算法处理任务、数据通信
任务和人机交互任务4个相对独立的线程，这4个线程在实时操作系统DSP/BIOS不同优先级的调度下有序地工
作。测试结果表明，整个系统运行稳定,实时性较高。
摘摘 要：要： 采用TI公司的
关键词：关键词： DSP/BIOS；
随着信息社会的发展，视频图像采集处理系统在远程控制、智慧城市、安防监控等领域应用越来越广泛。实时视频图像信
息的获取对于系统分析数据至关重要，而且视频图像数据流量大，带宽要求高。嵌入式实时处理系统具有实时性高、体积小、
成本低、算法移植简单等特点[1]。这类嵌入式实时图像处理系统以DSP作为处理器的发展方向，而DSP因其特殊的数字信号
处理能力(集成MAC、FFT等模块)能够有针对性地满足视频图像处理的需求。
本文以DaVinci系列的视频图像处理器TMS320DM6437作为该软件平台的硬件支撑，采用TI自带实时操作系统DSP/BIOS，
通过对多任务划分、调度，设计上下位机，将图像信息实时传到PC,通过PC端控制DSP平台来构建图像采集处理平台,最终移
植常见图像处理算法对整个系统进行功能测试与结果分析。
1 系统开发平台简介系统开发平台简介
1.1 硬件开发平台硬件开发平台
本文所设计的实时视频图像采集处理平台主要在CCD摄像头、DEC6437开发板、仿真器、显示器、USB转串口线和PC等搭
建的硬件平台上，仿真器硬件设备是SEED-XDS510PLUS，由于此平台的RTOS调试，算法移植都是在集成开发软件CCS 3.3
下设计完成的，CCS需要在PC中运行，并且调试UART时，需要在PC上观察上位机软件接收和发送状态[2]。
TMS320DM6437是TI公司的一款DaVinci系列处理器，是专为各种视频图像处理应用而开发的独立模块，能够支持高解析度
的视频编码，同时其性价比很高。
1.2 软件开发平台软件开发平台
在图像采集处理系统的设计过程中采用了TI开发在CCS中集成的实时操作系统 DSP/BIOS。
BIOS是一个可扩充、可裁剪的RTOS，主要可以分成分片实时内核、实时评测工具(RTDX)和芯片自带库(CSL)三部分。
DSP/BIOS内包括常见嵌入式通用库和API。DSP/BIOS即时库包括抢占式多线程调度、任务通信及同步、中断优先级配置、
I/O服务和存储器内存管理。DSP/BIOS根据功能可分为4个主要模块，DSP/BIOS确保硬件中断(HWI)、软件中断(SWI)、任务
(TSK)和后台线程(IDL)4种线程运行在线程间,允许通信和同步，并且使能高优先级线程抢占低优先级线程[3]。
2 实时视频图像采集处理平台的总体架构设计实时视频图像采集处理平台的总体架构设计
本文采用双DSP芯片，其中TMS320C5402为控制器，TMS320DM6437为算法处理器，以CCS 3.3为软件开发背景，完成
了基于DSP/BIOS的图像采集处理平台的软件设计。TMS320C5402作为控制器，主要负责人机交互界面的控制,它与
TMS320DM6437通过多通道缓冲串口通信，控制器主要对键盘数据的读入和LCD数据的输出。同时系统还添加了远程控制模
块，通过PC发送控制指令调度DM6437处理器，能够完成切换算法，调停当前状态等功能，系统总体架构如图1所示。
3 基于基于DSP/BIOS的系统软件设计的系统软件设计
视频图像采集处理软件平台对任务复杂、时序要求苛刻，采用基于DSP/BIOS的实时调度内核事先配置线程优先级以及线程
触发、挂起、阻塞等相应条件，软件流程如图2所示。DSP/BIOS内核调度是整个系统的核心。BIOS首先需要初始化DSP，硬
件上电复位LOAD程序入口地址，然后需要调用BIOS_Init对BIOS初始化,仍然要在main( )函数中对片内外设等常见DSP配置初
始化，这时不能对SWI、TSK等线程操作，因为还没启动BIOS,仍没有起用调度组件，调用BIOS_start完成对BIOS的启动就可
进入IDL_loop空闲循环，等待HWI、SWI、TSK等线程的就绪[4]。
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