Программное обеспечение для скоростных смарт камер со встроенным DSP-процессором BlackFin

Скоростные цифровые смарт-камеры со встроенным DSP-процессором BlackFin используются в системах машинного зрения и обычно они предназначены для обработки полученных данных внутри видеокамеры.

Смарт-камера типа Fastvideo-250BF может выполнять скоростную видеосъёмку с возможностью накопления кадров, проводить численный анализ полученных данных, сравнивать результаты распознавания с эталонными данными, записанными на FLASH-память. При этом смарт-камера может выдавать синхросигнал для внешнего устройства в зависимости от результатов распознавания. Также возможна синхронизация видеосъёмки по внешнему синхросигналу.

Пример структуры встроенного программного обеспечения смарт-камеры

• Основной код ядра А (инициализация периферийных устройств).
• Программа настройки тактовой частоты ядра А.
• Программа настройки периферийных устройств и прерываний ядра А.
• Программа в ядре А для установки разрешения видео сенсора (размера окна).
• Обработчики прерываний ядра А:
• прерывание по чтению данных с видео сенсора;
• прерывание от кадрового импульса (настройка регистров видео сенсора);
• прерывание на предпоследней строке кадра (запуск таймера для импульса синхронизации внешнего устройства);
• прерывание по истечении времени на предпоследней строке кадра (выдача импульса синхронизации для внешнего устройства).
• Программа в ядре А для считывания данных с видео сенсора.
• Программы в ядре А для переноса считанных данных кадра сигнала и кадра шума в общую память.
• Программа настройки тактовой частоты ядра В.
• Программы ядра В для работы с FLASH-памятью.
• Основной код ядра В (чтение данных из FLASH-памяти, перенос данных из внешней памяти во внутреннюю, подготовка данных для численной обработки, запись результатов работы во FLASH-память).
• Программы ядра В для получения данных из общей памяти и вычитания шума из сигнала:
• накопление полезного сигнала;
• накопление шума;
• вычитание шума из полезного сигнала.
• Программы усредняющего фильтра (прямого и обратного) ядра В.
• Программы ядра В для распознавания.

Считывание изображения с видео сенсора происходит в режиме DMA (Direct Memory Access), что не занимает машинного времени (при этом занята лишь внутренняя шина данных). Смарт-камера может регистрировать данные с частотой до 250 Гц при полноэкранном разрешении. Пока принимается один кадр, обрабатывается предыдущий. Время передачи одного полного кадра – 4 мс. Такое же время занимает перенос данных в общую память ядер процессора. Всем этим занимается ядро А. Обработка полученных данных производится в ядре В. Производительность обработки зависит от типа памяти, в которой хранятся данные. Внешняя память – самая медленная. Высокая скорость может быть достигнута при построчной обработке с использованием внутренней памяти ядра (размер 16 кБайт). Время обработки одного кадра зависит также и от сложности используемого алгоритма.

Альтернативная схема работы встроенного программного обеспечения

1. Ядро А взаимодействует с видео сенсором, переносит данные из памяти приёма с предварительной несложной обработкой; здесь же возможна обработка готовых данных для передачи по Ethernet;
2. Ядро В выполняет всю сложную обработку, т.к. его ресурсы полностью свободны.

Это один из возможных вариантов, поскольку распределение памяти и других ресурсов устройства нужно делать для каждого проекта в индивидуальном порядке.