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(lái)實(shí)現復雜的智能視頻處理算法， 并選用ADV7183B來(lái)對CCD圖像信號進(jìn)行解碼處理， 用本方案設計的汽車(chē)駕駛員輔助視覺(jué)傳感控制系統能防止交通事故的發(fā)生并改善交通流量， 可實(shí)現實(shí)時(shí)電子眼的功能。

　　0 引言

　　時(shí)鐘頻率的提高以及深亞微米半導體制造工藝的漏電流產(chǎn)生的高功耗使得處理器設計開(kāi)始將思路轉向多內核集成的解決方案。事實(shí)上， 多核處理器技術(shù)是提高處理器性能的有效方法， 因為處理器的實(shí)際性能是處理器在每個(gè)時(shí)鐘周期內所能處理的指令數總量， 因此， 每增加一個(gè)內核，處理器每個(gè)時(shí)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(kāi)始進(jìn)入高端服務(wù)器產(chǎn)品。隨著(zhù)Intel和AMD公司先后推出雙內核CPU以來(lái)， 多內核CPU在個(gè)人電腦中的應用已經(jīng)成為無(wú)可逆轉的趨勢， 同時(shí)， 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(zhù)的優(yōu)勢。

　　從某些方面來(lái)說(shuō)， 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(mǎn)足當前嵌入式設備應用越來(lái)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(lǐng)域的一個(gè)明顯變化， 就是從頻率越來(lái)越高向多內核架構轉變。多內核處理器的需求在很多產(chǎn)品領(lǐng)域顯著(zhù)增加， 也為加強嵌入式處理器產(chǎn)品的競爭優(yōu)勢提供了另一個(gè)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(lái)說(shuō)， 在消費類(lèi)電子產(chǎn)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(yáng)春白雪， 而這類(lèi)應用中的多媒體產(chǎn)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(huì )議系統、數字攝像系統、汽車(chē)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(hù)的需求更加多樣化，例如地鐵系統用戶(hù)所需要的功能是檢測是否跨越候車(chē)的黃線(xiàn)， 人群密度是否過(guò)大， 是否有可疑的遺留物體等； 而對于銀行系統用戶(hù)來(lái)說(shuō)， 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(pán)、安裝吞卡器， 在A(yíng)TM機是否有暴力行為， 是否出現犯罪分子的人臉等。因此， 用戶(hù)需求的多樣化可使算法隨著(zhù)用戶(hù)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(shí)現時(shí)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(huì )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(shù)、模式識別技術(shù)、嵌入式開(kāi)發(fā)與設計等多種先進(jìn)的技術(shù)。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(xiàn)檢測、物品遺留檢測、物品移動(dòng)或被盜檢測、有方向性的區域入侵檢測、有方向拌線(xiàn)檢測、車(chē)流密度檢測、人數統計等。故其產(chǎn)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(kāi)發(fā)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(shí)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(jià)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(kāi)發(fā)源碼的程序， 并可以針對特定應用進(jìn)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