[發(fā)明專利]一種基于Zynq平臺的OCT體數據搬運方法

在審

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• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN107479831A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設計）人: 王海霞;齊小奎;陳朋;余黎磊;梁榮華
• 申請（專利權）人: 浙江工業(yè)大學
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司33241
• 代理人: 王利強

技術領域

本發(fā)明涉及一種Zynq平臺的應用技術，具體涉及Zynq平臺PS(Processing System，處理系統)與PL(Programmable Logic，可編程邏輯)的OCT體數據搬運方法。

背景技術

Zynq平臺是Xilinx公司推出的行業(yè)第一個可擴展處理平臺，是一款將ARM Cortex-A9處理器與低功耗可編程邏輯緊密集成在一起的全可編程片上系統(All Programmable SoC)，它將處理器的軟件可編程能力及強大的控制能力與FPGA的硬件可編程能力完美結合，能夠實現可擴展、可定制、優(yōu)化系統的功能，其應用主要涉及視頻監(jiān)控、汽車駕駛員輔助以及工業(yè)自動化等需要高速處理與計算性能的高端嵌入式領域。

Zynq平臺由PS與PL兩部分組成，PS部分以ARM Cortex-A9處理器為核心，集成了內存控制器和大量的外設，提供了全面的操作系統支持。PL部分基于Xilinx 7系列FPGA架構，采用28nm技術，具有低功耗、小型化、信號處理能力強大等特點，提供了通用硬件可編程資源，可用于擴展子系統，具有豐富的擴展能力。Zynq將ARM Cortex-A9處理器與Xilinx 7系統FPGA相結合的設計方法帶來了性能上的大幅度提高，因此Zynq平臺受到了人們越來越多的關注，其應用也越來越廣。

OCT(Optical Coherence Tomography，光學相干斷層掃描技術)是近年來發(fā)展較快的一種新型層析成像技術，在生物組織活體檢測和成像方面具有廣泛前景。OCT技術利用近紅外線和光學干涉原理對生物組織進行成像，可以實現對生物組織高分辨率的非侵入層析測量，可用于采集人體真皮層汗孔、指紋等信息，目前，OCT技術已經在醫(yī)學、工業(yè)等領域獲得越來越廣泛的應用。而OCT成像對實時性具有較高要求，因此若要利用OCT技術進行相關開發(fā)工作則必須要有性能優(yōu)越的處理器支持，傳統的單個處理器如ARM、DSP或FPGA難以滿足需要。Xilinx公司推出的Zynq平臺由于集成了ARM Cortex-A9處理器與低功耗可編程邏輯，相比其他單處理器平臺具有更高性能，完全可滿足OCT相關應用的需求，因此Zynq平臺與OCT技術相結合具有很大的應用前景。

在Zynq平臺進行OCT技術的相關開發(fā)工作，不可避免的要涉及到PS與PL數據交互的問題，現有的PS與PL數據交互的方法多是基于PS端裸機ARM與PL進行交互而實現，而若不在ARM上運行操作系統，將難以發(fā)揮ARM芯片強大的控制與事務處理能力，從而不能最大程度發(fā)揮Zynq平臺的優(yōu)越性能。

發(fā)明內容

為了克服現有技術無法同時發(fā)揮Cortex-A9與可編程邏輯兩種平臺的優(yōu)越性的不足，本發(fā)明提出了一種基于Zynq-7000平臺，同時發(fā)揮Cortex-A9與可編程邏輯兩種平臺的優(yōu)越性的由PL到PS的OCT體數據搬運的方法。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種基于Zynq平臺的OCT體數據搬運方法，包括以下步驟：

1)在PL端利用FIFO(First Input First Output，先進先出)存儲器、DMA IP核以及AXI_HP接口等邏輯單元搭建FPGA硬件環(huán)境，以用于將采集的OCT體數據經PL傳入共享內存；

2)在PS端ARM處理器移植Linux操作系統，在Linux系統中將DDR設置為共享內存；

3)PL端利用雙緩沖方法將PL端數據傳輸到共享內存的PL一端，PS端利用內存映射機制搬運PL端數據到PS端DDR，并利用TCP/IP協議將數據傳輸到上位機，以此種方式完成PL端到PS之間的數據搬運。

進一步，所述步驟1)中，邏輯單元包括FIFO存儲器、DMA IP核、AXI(Advanced eXtensible Interface，高級擴展接口)互聯接口、AXI_HP0和AXI_HP1接口，此部分設計具體包括以下過程：

在zynq平臺PL端利用FIFO存儲器、IP核DMA、AXI_HP0、AXI_HP1接口等邏輯單元搭建數據及信號傳輸通道，將數據和信號從FIFO寫入，之后經DMA、AXI_HP等模塊傳輸到共享DDR。

再進一步，所述步驟2)的處理過程如下：