基于多內核處理器ADSPBF561的高性能視頻控制系統設計

摘要： 給出了一種基于ADSPBF561多內核處理器的高性能視頻監控系統的設計方案。該方案選擇BF561雙DSP核處理器來實現復雜的智能視頻處理算法， 并選用ADV7183B來對CCD圖像信號進行解碼處理， 用本方案設計的汽車駕駛員輔助視覺傳感控制系統能防止交通事故的發生并改善交通流量， 可實現實時電子眼的功能。

　　0 引言

　　時鐘頻率的提高以及深亞微米半導體制造工藝的漏電流產生的高功耗使得處理器設計開始將思路轉向多內核集成的解決方案。事實上， 多核處理器技術是提高處理器性能的有效方法， 因為處理器的實際性能是處理器在每個時鐘周期內所能處理的指令數總量， 因此， 每增加一個內核，處理器每個時鐘周期內可執行的單元數將增加一倍。上世紀末， 雙內核處理器開始進入高端服務器產品。隨著Intel和AMD公司先后推出雙內核CPU以來， 多內核CPU在個人電腦中的應用已經成為無可逆轉的趨勢， 同時， 多內核架構在處理器性能、低功耗、縮小系統電路板面積等方面都表現出了顯著的優勢。

　　從某些方面來說， 嵌入式應用對處理器的需求更為苛刻， 特別是在低功耗、低成本等方面。

　　為了滿足當前嵌入式設備應用越來越高的性能需求， 并盡可能地降低功耗， 其高端嵌入式處理器領域的一個明顯變化， 就是從頻率越來越高向多內核架構轉變。多內核處理器的需求在很多產品領域顯著增加， 也為加強嵌入式處理器產品的競爭優勢提供了另一個途徑。

　　1 多核處理器與高性能視頻系統

　　對于嵌入式系統設計工程師來說， 在消費類電子產品設計中， 單內核處理器依然是絕對的主流。但在部分需要更高處理速度和控制能力的應用中， 雙內核處理器早已不是陽春白雪， 而這類應用中的多媒體產品又占很大的比重， 例如視頻監控(特別是具有智能分析功能的監控設備)、視頻會議系統、數字攝像系統、汽車可視化系統等。智能視頻監控設備大部分都是嵌入式設備。

　　由于智能視頻監控屬于傳統視頻監控的擴展與延伸， 所以， 傳統的視頻監控對硬件平臺的要求，智能視頻監控也都必須具備。但智能視頻監控與傳統的視頻監控相比， 用戶的需求更加多樣化，例如地鐵系統用戶所需要的功能是檢測是否跨越候車的黃線， 人群密度是否過大， 是否有可疑的遺留物體等； 而對于銀行系統用戶來說， 他們所需要的是ATM機的智能監控分析， 包括是否有安裝假鍵盤、安裝吞卡器， 在ATM機是否有暴力行為， 是否出現犯罪分子的人臉等。因此， 用戶需求的多樣化可使算法隨著用戶的需求調整。另一方面， 智能視頻處理要求芯片具有強大的處理能力。另外， 許多算法在實現時也必須采用并行處理。因此， 傳統的基于單內核微控制器的解決方案就會面臨很大挑戰， 而融合MCU和DSP的異構雙處理器或多處理器解決方案， 以及具有強大運算能力的多內核處理器， 就成為智能視頻監控嵌入式平臺的首選方案。

　　2 智能視頻監控系統設計

　　智能視頻監控設備融合了視頻圖像處理技術、模式識別技術、嵌入式開發與設計等多種先進的技術。該系統硬件設備外形小巧、性能卓越、功耗低。目前， 已可將多種智能視頻分析算法成功移植到該硬件平臺上， 這些算法包括區域入侵檢測、拌線檢測、物品遺留檢測、物品移動或被盜檢測、有方向性的區域入侵檢測、有方向拌線檢測、車流密度檢測、人數統計等。故其產品性能十分穩定， 算法執行效率很高。

　　圖1所示是一種基于BF561平臺開發的智能視頻監控系統的硬件結構框圖。圖中的BF561采用的就是雙DSP核， 故能實現很復雜的智能視頻處理算法。這種Blackfin DSP采用低功耗設計， 其穩定性在同價位DSP 中十分出眾。另外， 在Blackfin DSP平臺上， ADI公司還提供了許多開發源碼的程序， 并可以針對特定應用進行修改， 因而非常靈活。

圖1 基于BF561的視頻監控系統功能框圖