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基于Blackfin的图像处理解决方案

时间:2015-02-26  来源:扁平线圈电感厂家  点击:

在这里,传统的处理器供应商如ADI、TI、NXP等具有不可替代的竞争力。其中ADI公司专为满足当今嵌入式音视频和通信应用的计算要求及功耗约束条件而设大功率电感贴片电感器计的新型嵌入式处理器Blackfin系列以其突出的性能表现而格外抢眼。

Blackfin系列处理器在图像处理方面有其独特的技术优势,包括:

可以升级到最新的视频标准,向用户提供处理所有现有标准和未来标准的能力;

动态电源管理。所有的 Blackfin 处理器均采用了多种节能技术。Blackfin 处理器基于一种选通时钟内核设计,可按照逐条指令来选择性地切断功能单元的电源。还支持多种针对所需 CPU 动作极少(或根本不需要 CPU 动作)期间的断电模式。该处理器还支持一种自含动态电源管理电路,借助该电路即可对工作频率和电压进行独立控制,以满足正在执行的算法的性能要求。这些转换可以在一个 RTOS 或用户固件的控制之下连续出现。大多数 Blackfin 处理器都提供了片上内核稳压电路,并可在低至 0.8V 的电压条件下工作,因而模压电感器特别适合于需要延长电池使用寿命的便携式应用;

具有高性能处理器内核。该处理器架构基于一个10级RISC MCU/DSP流水线和一个专为实现最佳代码密度而设计的混合16/32位指令集架构,该架构很适合于高密度、大运算量的图像处理系统;

高带宽的DMA。图像处理系统需要对大量的图像数据进行处理,这涉及到内存数据存取,采用Blackfin的二维DMA控制器可以实现自动数据传输,大幅度减少处理器的内核开销;专用的视频指令集,图像处理中存在大量的视频像素处理,Blackfin处理器具有专门为8位视频数据以及常用的视频像素处理算法设计的指令功率电感集,大大提高了处理速度;

分级的存储空间。Blackfin具有L1和L2两级Cache,对于一些不适合使用DMA操作的数据,可以采用数据/代码缓冲的模式来加快处理速度;

丰富的外设功能。Blackfin具有高速的串/并行数据接口,可以无缝的连接其它高速器件;

安全方面,Blackfin Lockbox Secure Technology利用软硬件相结合的方式来实现各种安全保护功能。对系统进行鉴定的公共密钥存储于单次可编程(OTP)内存中的用户可编程区域,这种存储方式可以由OEM来控制和定义。同时由于其具有可编程性,使指令集可实现丰富的软件加密算法,意味着相同的装置能支持多种内容保护格式。故该技术可从来源的验证、内容的完整性、机密性以及可更新性等多方面为整个视频监控设备提供一个安全环境;低功耗、低成本也是Blackfin拥有突出性价比的制胜法宝。

基于以上技术特点,同时由于其强大的多媒体处理能力、专业的算法支持、和嵌入式实时操作系统,使Blackfin不仅能实现优异的自动对焦等3A1B算法,还能够执行复杂的如自动精选代码等计算密集型算法,尤其在对处理器要求极高的智能视频监控等产品中更发挥着出色的作用。

仅以智能视频监控产品为例,尽管已经取得了巨大进展,智能视频分析领域目前仍无公认的最优方法。其自身研究内容的复杂性,使得算法复杂度高,适用范围有限,研究方法和工具多样,没有鲁棒性、准确度、速度都符合需求的普遍方法。同时,视频监控系统的网络化和分布式处理的要求,以及大规模工程安装对成本、体积和功耗的限制,使运算能力和带宽都在不断提高的嵌入式处理器成为视频监控系统的主流选择。而非标准化的智能视频分析,正是DSP的用武之地。

Blackfin的几十个DMA通道和可灵活配置的Cache很好地满足了视频监控系统对大运算量,高数据吞吐率的要求。10级流水线使得Blackfin有很强的指令并行执行能力。零开销循环控制指令让系统中的大量循环跳转不再消耗任何处理器的时钟周期。利用这些优势,real解码器的idct4×4算法在Blackfin上速度提高了7倍。

另外,视频数据也有其自身的特性。在不同的颜色空间内,表示像素的每个分量通常是8位宽度。Blackfin的4个视频算术运算单元和视频像素指令集大大加速了视频运算速度。一条视频像素操作指令可以在一个周电感器期内完成4对视频数据分量的加法、减法、加减混合、取平均值或者相减并求绝对值等11种视频像素运算。这些运算在编解码算法中的运动估计、loopfilter和智能视频分析的各种算法中大量应用。在智能视频分析的一些基础算子中,如直方图统计,中值运算,Sobel运算,形态学中的膨胀运算等都可以利用Blackfin的MIN,MAX指令来消除条件跳转,节省处理器周期。不仅如此,Blackfin还支持13种非视频数据的向量运算。适当地设计数据结构,在前背景分离、阈值计算和更新等多个环节都贴片电感可以运用Blackfin的特色指令从而使智能视频分析的算法更加快捷。这些有效的指令中,大部分指令都能并行执行,使Blackfin的处理能力再加倍。

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