第1部分:深入介绍了fpga为参考设计用例。
很难高估异构嵌入式系统的角色基于Xilinx zynq - 7000 All-Programmable设备在计算机视觉等任务。许多消费电子产品和新兴专业设备来促进和提高行业,如医疗、汽车、安全性和物联网。
高性能ARM的组合应用程序处理和Xilinx FPGA可编程结构整个开发过程转化为一系列简单而有效的设计步骤。计算机视觉工程师们可以选择适合他们的需求的设计流程:纯CPU的应用程序使用流行的计算机视觉库,纯粹的RTL设计FPGA或混流用最好的两个世界。
但在幕后是什么?设计师需要一个图像源(输入)以及一个图像可视化设备(输出)检查的结果图像处理算法。通常,这些都是数码相机和显示面板。一般来说,图像处理算法意味着像素数据存储在主系统帧缓冲区分配DDR内存。但这些数据该如何去记忆?如何输入从相机最终达到输出显示为一个图像处理?介绍了Xilinx VDMA IP核心。
VDMA代表视频直接存储器存取和只不过是修改视频/图像应用程序通常DMA引擎。VDMA是用于获取图像的像素数据来源设备内存(写通道)或将数据从内存到图像显示(读通道)。让我们看看它实际上是如何实现的。
视频输入子系统
一个视频输入子系统是一组IP核用于抓取,转换和存储图像数据到内存缓冲区。VDMA引擎需要写通道的像素数据代表AXI4-Stream形式,并把它转换成一系列的破裂DDR转移使用AXI4-MM(内存映射)协议。从上面的描述中,遵循最初的像素数据必须使用一种AXI4-Stream格式是一个无法寻址修改标准AXI4协议的图像源/目的设备之间的高速数据传输和数据处理器。VDMA引擎识别AXI4-Stream摘要信号SOF(帧的开始)以及TLAST信号EOL结束(线)、所需的帧同步的目的。像素数据来自TDATA TKEEP行选通的信号。简单的TVALID /条约握手是用于同步奴隶和主人设备同样的毫米版本AXI4协议约定。
视频帧转移AXI4-Stream协议。来源:Xilinx
有时它可以有点棘手的输入数据从相机传感器转换成流媒体格式,接下来的2例所示抓帧用于TySOM参考设计综述如下。
平行摄像机接口:数字视频端口(DVP)。目标HW平台:TySOM-2-7Z045 & FMC-ADAS +蓝鹰HDR相机。
数字CMOS相机平行DVP接口是一个著名的图像来源一个先进Zynq设计师和低分辨率的解决方案非常适合Mpx (1)。很容易使用Zynq因为原始像素相机接口上的数据存在数据行与行(HREF)和框架(VSYNC)同步信号。
每个部分的像素数据采样的像素时钟(PCLK)出现在接口。实际上是主要的限制因素:越来越多的图像传感器分辨率将导致一个线性增长像素时钟频率的数据线路不稳定,难以使用。Zynq设计师可能满足需要HREF信号转换成HSYNC形式以及需要一个额外的时钟方案。这样一个子系统被广泛用于Aldec汽车解决方案参考设计和VDMA引擎的核心视频输入子系统使这一切成为可能。
HW系列相机接口:MIPI CSI-2:目标平台:TySOM-1-7Z030 + RaspberryPi相机v1.3
当图像传感器性能提高到上面的值1 - 2像素,MIPI CSI-2系列相机接口有帮助。在这种情况下,像素数据和时钟分布通过微分车道以串行的方式。CSI-2协议可以工作2模式:高速(HS)图像有效负载传输和低功率(LP)背后数据有效传输相同的数据行。
是的,这使得接收机设备逻辑更加复杂。但是,光明的一面,没有严格的限制相机传感器性能允许扩大图像大小10到16像素等等。尽管Zynq - 7000设备并不完全电兼容MIPI D-PHY物理协议用于CSI-2,这些数据行可以通过使用LVDS Zynq访问I / O标准在HS模式下运行。RaspberryPi相机是一个典型的设备,它利用CSI-2装备图像传感器和用于物联网和嵌入式视觉参考设计用于Aldec TySOM EDK。VDMA有助于将接收到的数据和转换成DDR分配帧缓冲区。
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