基于ADSP―BF561的圖像平移系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

摘要：基于ADSP-BF561的結構特點，提出了圖像平移系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)方案。該設計分為硬件和軟件兩部分。硬件設計上，以ADSP—BF561為核心，控制視頻信號的采集、預處理和平移。其中，視頻鳊解碼分別采用ADV7171，ADV7181B芯片實現(xiàn)。軟件設計上，分別使用基于描述子的數(shù)據(jù)傳輸方式、DMA和MDMA數(shù)據(jù)搬移方式，著重解決了圖像平移時的實時性問題。試驗結果證明了該設計的有效性。
關鍵詞：ADSP-BF561；圖像平移；視頻編碼；視頻解碼；電子穩(wěn)像

該設計以ADI公司的Blackfin系列中的BF561作為處理器，分別采用ADV7181B和ADV7171作為視頻編解碼芯片，設計了圖像平移系統(tǒng)。通過采用基于描述子的DMA及MDMA圖像傳輸方式等方法，解決了圖像平移時的實時性難題。該圖像平移系統(tǒng)設計結構緊湊，成本低廉，可靠性高，可以廣泛應用于電子穩(wěn)像技術中。

1 系統(tǒng)設計
ADSP—BF561處理器是ADI公司推出的Blaekfin系列中的高性能產(chǎn)品，它采用獨立的雙核結構，主頻600 MHz，具有2套乘法器和算術邏輯單元，豐富的DMA通道，內嵌328 KB超高速L1 SRAM和高速的L2 SRAM。同時，ADSP-BF561具有2個PPI接口，可以方便地與視頻解碼器和視頻編碼其相連，無需外圍邏輯支持。ADSP-BF561把存儲器視為一個統(tǒng)一的4 GB的地址空間，使用32位地址。所有資源，包括內部存儲器、外部存儲器和I／O控制寄存器，都占用公共地址空間的相應部分，并且各自對立。該地址空間的各部分存儲器按分級結構排列，提供高性價比。其中極快速、低延遲的存儲器接近處理器放置、而更大的、低成本、低性能的存儲器則原理處理器放置。片外存儲系統(tǒng)通過外部總線接口單元EBIU(External Bus Interface Unit)進行訪問。存儲器的DMA控制器提供高帶寬的數(shù)據(jù)傳輸能力，能在內部L1／L2存儲器和外部存儲器空間之間傳輸代碼和數(shù)據(jù)塊。該設計以ADI公司的ADSP—BF561為核心，Visual DSP++5．0為軟件開發(fā)環(huán)境，對圖像平移系統(tǒng)進行開發(fā)。

2 硬件設計方案及實現(xiàn)
2．1 硬件設計方案
圖像平移就是將圖像中的所有像素點都按照指定的平移量沿水平或者垂直方向移動。假設圖像f(x，y)以平移量(α，β)分別在x軸方向和y軸方向上進行平移，則平移之后的圖像就變成了f(x-α，y-β)。平移算法是幾何變換中最簡單的變換之一，但是這種簡單的變換卻在電子穩(wěn)像中發(fā)揮著很大的作用。
平移算法的難點主要體現(xiàn)在算法的實時性上。假設一個視頻采集系統(tǒng)圖像的采集速率為25幀／s，要想實時地看到平移后的圖像，那么平移算法必須要在40 ms內完成，而對于大小為720×576×2 B=829．4 KB的圖像要完成數(shù)據(jù)的搬移工作，如果設計不好，很可能會產(chǎn)生遲滯現(xiàn)象。為此本文將平移算法的平臺設計在ADI公司的高性能芯片BF561上，并使用DMA及MDMA等方式實現(xiàn)算法的平移，該系統(tǒng)框圖如圖1所示。

該系統(tǒng)設計方案中主要包含以下主要硬件：
(1)CPU：600 MHz的Blaekfin 561雙核處理器。
(2)FLASH：1片SAMSUNG K4S5616320 8 MB。
(3)視頻接口：BF561．提供了2個16位的ParallelPeripheral Interface(PPI0和PPI1)，它們可分別與視頻解碼芯片ADV7181B、視頻編碼芯片ADV7171連接。
(4)外部總線接口(EBIU)：為ADSP—BF561與外部存儲器和通過總線尋址的外部設備提供了連接通道。通過EBIU連接2片SDRAM。
(5)SDRAM：2片SAMSIING K4S561632064 MB；該系統(tǒng)對PAL制式的視頻數(shù)據(jù)進行采集，經(jīng)ADV718lB解碼后轉換為ITU-656格式的視頻信號YCrCb采用4：2：2的輸入格式，視頻數(shù)據(jù)所需的存儲空間較大，故需要擴展外部存儲器SDRAM。
(6)JTAG調試接口，通過仿真器與PC機相連，實現(xiàn)JTAG硬件調試功能。
CCD攝像頭每40 ms采集一幀模擬視頻信號，ADV7181B解碼后轉換為ITU-656格式的視頻信號，通過PPI0利用DMA方式自動將其放入外部SD-RAM中。為在電視上實時看到平移后的圖像，DSP內核必須要在40 ms內讀取SDRAM中的視頻數(shù)據(jù)，按照平移算法的要求實現(xiàn)對圖像的上、下、左、右平移后，寫回SDRAM，并由DSP內核讀取該SDRAM中的數(shù)據(jù)，啟動PPI1通過DMA送給ADV7171編碼成模擬的PAL制(圖像的輸出格式為ITU-656格式)，最后由電視屏幕顯示輸出。