基于DSP的數字圖像處理
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2 FPGA計算系統模型
在通常的并行系統設計中，微處理器在空間維上是固定的，而在時間維上是可變的；而連接的專用芯片在空間維和時間維上都是固定的。這樣的系統往往只能適用于特定應用場合下的特定算法。為了使系統具有更加優良的性能和靈活性，隨著可編程器件FPGA的應用深入，一種新的通用處理模塊結構呈現在我們面前――FPGA計算系統結構。
FPGA是二十世紀80年代后期出現的新型的大規模可編程器件，由邏輯單元和互連線網絡兩部分組成，兩者均可編程。邏輯單元能完成一些基本操作。邏輯單元經互連線網絡互連，通過對基本邏輯塊和互連線網絡編程，可以實現非常復雜的邏輯功能。由于FPGA是基于SRAM結構的器件，所有的可編程邏輯加載在芯片內部的SRAM上，因此可以通過一定的步驟在系統運行時進行編程來改變該器件的功能，從而實現更大的靈活性。
FPGA計算系統就是充分利用FPGA的高集成度和硬件可編程性在系統中用FPGA實現除了必要模塊(如微處理器和存儲器等)之外的其它邏輯和硬件互連，從而使系統具有空間上的可編程性。系統的空間可編程性是FPGA計算系統引入的新特征。它是指通過對FPGA的重新編程和配置來改變系統體系結構等一系列硬件邏輯結構。系統的空間可編程性是系統可重構的前提，它使得硬件系統的設計趨于軟件編程化。然而需要指出的是，由于FPGA內部結構的完全分布性和內部單元的百分之百的互連連通性，系統的硬件互連編程不象由中央處理單元引起的軟件編程那樣可以充分總結指令集。但在具體的系統設計中，可以根據實際的數據流結構進行部分限制，這樣可以為用戶提供一些可選擇的重構方案，方便用戶使用。
3 基于FPGA計算系統模型的雙DSP實時圖像處理系統
為了盡可能地獲得高性能，我們提出以兩個TMS320C62x為中央處理核心構成雙DSP處理系統，由FPGA(這里采用ALTERA的FLEX系列)實現系統互連。系統分為處理器模塊、FPGA組模塊和各總線接口模塊等，如圖1所示。本文引用地址：http://www.104case.com/article/152259.htm
其中處理器模塊包含TMS320C62x、內存空間以及相應邏輯。處理器作為最小處理單元模塊而存在，可以完成相應的處理子任務。在我們的系統中設置了兩個這樣的處理模塊。這兩個處理模塊都是在系統核心FPGA控制下運行的。而FPGA作為系統中心，負責兩個微處理器互相通信、互相協調以及它們與外界(這里通過主從總線和互連總線)的信息交換。同時，系統處理子任務可以由 FPGA直接派發給處理器。靈活的FPGA體系結構設計是該系統有效性的保證。在實際應用中，可以根據系統的任務，通過配置FPGA控制兩個微處理器按流水線方式運行，也可以控制它們按MIMD方式并行處理同一輸入圖像。為了提高數據交換的效率，在FPGA控制下的數據交換中心設置了靈活的系統存儲空間。而這塊存儲空間與DSP的局部存儲空間構成了一種分布共享式的結構。然而不同于一般的分布共享式存儲結構的是，我們的系統存儲空間相對獨立，不是直接掛接在各DSP的地址空間中，而是通過兩者的HPI口進行互連。從嚴格意義上講，這種結構不能算分布共享式存儲結構，而應稱之為一種松散的分布共享式存儲結構。由于并行效率的要求，我們將系統存儲空間設置為兩個Bank結構，兩個Bank是獨立控制和運行的，系統的實現框圖見圖2。
由于系統的互連、各個接口以及數據通道都是通過FPGA完成，并在FPGA內部實現除一些必要邏輯之外的其它所有邏輯，因此系統的重構非常方便。這是系統設計中的最大特點。另外系統還有可測性好，可裁減性，系統設計的方便性等其它優點。
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