[發明專利]一種用于視頻流信號處理系統的分布式傳輸裝置

在審

• 申請號: 201510138404.1
• 申請日: 2015-03-27
• 公開（公告）號: CN104717433A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 劉霖;譚沛巖;王耀杰;付大鵬;張靜;任程輝;易少賓;劉娟秀;謝煜;葉玉堂
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04N5/268
• 分類號: H04N5/268;H04N7/18
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 張楊

技術領域

本發明涉及數據傳輸領域，更具體地，本發明涉及一種用于視頻流信號處理系統的分布式DMA傳輸裝置。

技術背景

線材在生產過程中，由于原材料選取和加工工藝等多方面因素，線材表面會不可避免的出現氣孔、劃痕、麻點等缺陷，這些缺陷會影響最終產品的性能。因此需要在線材生產的過程中對其表觀缺陷進行檢測。機器視覺檢測技術是利用攝像機獲取被檢測物件的圖像，通過圖像處理技術實現檢測的一種高新技術，具有非接觸、速度快、精度高、智能化等優點。將機器視覺技術引入到線材表觀缺陷檢測中，取代傳統的人工檢測，克服了人工檢測穩定性差、速度慢的缺點。

視頻算法處理部分是機器視覺的核心。由于線纜具有很高的運動速度，并且缺陷檢測有很高的精度要求，因而造成視頻數據具有高分辨率和高幀率的特點，為了保障處理的實時性，需要在FPGA上使用硬件邏輯資源并配合嵌入式ARM處理器共同完成視頻處理功能，其中使用FPGA的硬件邏輯資源完成一些硬件視頻處理單元，完成視頻處理過程中的單個步驟。

在視頻算法處理系統中，包括ARM處理器、各個硬件視頻處理單元、大容量的外部存儲器以及相應的接口和控制模塊。在視頻處理系統工作的過程中，ARM處理器和各個硬件視頻處理單元需要頻繁、大量地向外部存儲器DDR中寫入和讀取數據。因而，視頻數據在處理單元和DDR之間的傳輸速率成為影響整個視頻處理系統的關鍵因素。

DMA(Direct?Memory?Access直接內存存取)是一種高速的數據傳輸方式，無需CPU的干預即可實現外設和存儲器之間直接讀寫數據。本發明公開了一種用于視頻流信號處理系統的分布式DMA傳輸方法和裝置，用于線纜表觀缺陷檢測的視頻算法處理系統上，使用DMA方式控制處理單元和DDR之間的數據傳輸，可以極大地提高視頻處理單元對片外存儲器DDR的訪問速度，從而提高整個系統的性能。

1、通用的DMA控制器，大多傳輸的一維數據，而視頻數據為二維的圖像數據，并且具有視頻數據專有的標志信號，傳統的DMA控制方法無法利用視頻數據專用的標志信號，無法直接實現二維視頻信號的傳輸。

2、集中式的DMA控制方式，使用一個多通道的DMA控制器，將所有的外設都連接到這個DMA控制器上，由該DMA控制器統一完成數據搬運工作。該方法應用在本發明使用的FPGA視頻信號處理領域時，具有如下缺點：

(1)系統靈活性差，不同的外設傳輸數據的方式存在著一定的差異，需要采用不同的傳輸的模式，使用集中式的DMA控制方式，難以滿足這一要求。

(2)系統擴展性差，當有新的外設需要添加到系統的時候，使用集中式的DMA控制方法，需要重新修改DMA控制器，增加相應的通道和仲裁等設計，在實際應用中十分不方便。

(3)可靠性低，當某個外設出現傳輸故障時，集中的DMA控制器會受到影響，可能導致無法正常工作，從而導致其他外設也無法通過DMA正常傳輸數據，整個傳輸系統將崩潰。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對背景技術的不足之處設計一種用于視頻流信號處理系統的分布式傳輸裝置，通過硬件對需要處理的視頻流信號進行分步驟處理，每個處理步驟采用一個DMA控制器單獨對該步數據進行存取，從而達到在數據存取過程中可靠性高、速度快、靈活性強、系統擴展性強的目的。

本發明一種用于視頻流信號處理系統的分布式傳輸裝置，該裝置對視頻流信號進行分布式處理，每個處理步驟通過硬件實現，每步處理硬件都會由DMA配置單元控制一個DMA控制器負責該步處理硬件所需數據的讀寫，從而實現發明目的。因而本發明一種用于視頻流信號處理系統的分布式傳輸裝置，該裝置包括：多個信號處理模塊、ARM處理器模塊、存儲器模塊及連接各模塊的傳輸總線，每個信號處理模塊負責對信號進行一個步驟的處理；其中信號處理模塊包括：視頻處理單元、DMA控制器、DMA配置單元，DMA配置單元判斷視頻處理單元的數據讀寫需求，控制DMA控制器將視頻處理單元所需數據從存儲器模塊中直接讀寫；

所述DMA控制器包括：接收模塊、寫通道緩存模塊、發送模塊、讀通道緩存模塊、讀寫控制模塊、控制命令接收模塊、控制模塊；其中控制命令接收模塊接收DMA配置單元的命令，然后傳輸給控制模塊，控制模塊根據命令控制接收模塊、發送模塊、讀寫控制模塊進行工作；通過接收模塊接收視頻處理單元需要寫入存儲器模塊的數據，然后存入寫通道緩存模塊，再通過讀寫控制器將數據寫入存儲器模塊；通過讀寫控制模塊從存儲器模塊中讀出數據，然后將讀出的數據寫入讀通道緩存模塊，再通過發送模塊將數據傳輸至視頻處理單元。