基于賽靈思Spartan-3A DSP的安全視頻分析

　　此外，通過(guò)賽靈思FPGA和ISE® 設計套件工具，視頻分析設計小組可以為終端客戶(hù)定制解決方案方面提供更大靈活性。通過(guò)快速建立標準分辨率和高分辨率視頻處理原型，我們可以快速定制視頻分析引擎和片上系統（SoC）解決方案。這樣我們就可以根據客戶(hù)需求更高效地利用Spartan-3A DSP 3400A或成本更低的Spartan-3A DSP 1800A FPGA器件中的可用資源。

　　FPGA解決方案另一個(gè)好處是可以利用同一硬件平臺創(chuàng )建多種不同的衍生產(chǎn)品。由于我們已經(jīng)使用VHDL設計了多種分析加速器引擎，因此可以將這些專(zhuān)用內核集成到C-MVA協(xié)處理器中。這種方法允許工程師重新利用雙MicroBlaze嵌入式系統來(lái)創(chuàng )建不同的FPGA編程文件，這樣就構成了高度可擴展的解決方案，可以輕松調節適應范圍廣泛的視頻分析應用。

　　從DaVinci移植到賽靈思FPGA

　　我們先前一代的視頻分析產(chǎn)品基于TI DaVinci數字媒體SoC芯片TMS320DM6446。該芯片包括ARM9x處理器和C64x+ DSP協(xié)處理器。在設計中，我們使用ARM9x做通信和控制，用C64x+做分析算法的DSP處理。然而，兩者組合起來(lái)構成的系統仍然無(wú)法滿(mǎn)足我們第二代產(chǎn)品所需要的高性能處理要求。因此，我們轉向了Spartan-3A DSP FPGA系列。

　　通過(guò)創(chuàng )建擁有兩個(gè)獨立運行MicroBlaze v7軟內核處理器的賽靈思嵌入式系統，我們簡(jiǎn)化了設計移植任務(wù)。這種架構使我們可以分別移植ARM和DSP處理器代碼，從而大大簡(jiǎn)化了設計移植過(guò)程。圖2給出了Eutecus硬件系統的框圖，以及基于MVE的參考SoC設計。

圖 2. Dual-MicroBlaze® System-on-Chip (SoC)架構MVE引擎協(xié)處理器框圖

　　我們的MVE引擎包括運行在MicroBlaze (MB0)上的InstantVision嵌入式軟件，運行在MicroBlaze (MB1)上的系統控制和通信部分以及C-MVA協(xié)處理器。C-MVA協(xié)處理器是運行在FPGA構造上的硬件加速器IP內核模塊鏈。

　　利用ISE設計套件和MicroBlaze軟核，我們的ARM和DSP代碼移植工作相當簡(jiǎn)單。一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)就是，InstantVision跨平臺環(huán)境是采用高級標準C/C++語(yǔ)言編寫(xiě)的，只需要很少的修改。

　　一旦完成代碼移植，我們驗證其功能的正確性并且識別出性能瓶頸。事實(shí)表明，優(yōu)化和加速對原TI處理器開(kāi)發(fā)的C/C++代碼是一項重要挑戰，因為當初在開(kāi)發(fā)這一平臺的過(guò)程中，我們在匯編級優(yōu)化時(shí)使用了幾個(gè)DaVinci C64x+協(xié)處理加速模塊。在轉換過(guò)程中，我們遵循以下一系列步驟：首先利用高級C函數來(lái)重寫(xiě)這些模塊。最后，用運行在FPGA構造上的同等功能加速器模塊來(lái)代替這些模塊的大部分功能。