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1.为什么说DSP+FPGA架构更适合视频采集处理？

高性能的算法处理，使用硬件描述语言去编写算法的话，复杂程度高，工作量大，不易调试，产品的开发周期将非常长。这时，如果为系统添加专为算法而生的DSP的话，将会事半功倍。

众所周知，DSP有专门为数字信号处理所设计的指令集和流水线，可以方便高效的执行浮点数和复数运算等，这样我们的理论算法就可以很方便的移植到实际的工程中，可以有效的缩短产品的开发周期。

DSP+FPGA的架构，可以把FPGA的高速采集和DSP的高性能算法处理完美结合。这种高度平衡的特性集合使其非常适合各种高性能嵌入式应用场合，如：

■ 视频追踪

■ 图像处理

■ 软件无线电

■ 雷达探测

■ 光电探测

■ 水下探测

■ 定位导航

2. DSP+FPGA经典组合——C6678+Kintex-7

在高速图像处理领域，TMS320C6678与Kintex-7进行搭配的DSP+FPGA架构堪称经典中经典，C6678拥有8核C66x，每核主频高达1.25GHz，同时拥有高达320 GMAC和160 GFLOP的运算能力，可轻松驾驭图像的复杂算法。配合Kintex-7的高速采集，完美契合各种视频采集场景。

图 1 TMS320C6678处理器功能框图

图 2 Kintex-7特性

本文基于C6678+Kintex-7平台，为大家介绍CameraLink、SDI、PAL、HDMI的视频采集处理综合案例。

3. 硬件平台

图 3 TL6678F-EasyEVM评估板

TL6678F-EasyEVM评估板通过FMC高速接口，可接入CameraLink、SDI、PAL、HDMI等视频采集模块，并基于各个模块提供了DSP+FPGA视频采集处理综合案例，同时提供免费技术支持服务。

4. 视频采集处理方案

4.1 CameraLink视频采集处理

FPGA端通过FMC视频模块TLCameraLinkF的CameraLink接口进行分辨率为2560 x 2048的视频采集，再经过SRIO总线将视频数据传输至DSP端进行Sobel（边缘检测）算法处理，然后将经处理后的图像通过网页进行显示。

FPGA端作为SRIO Initiator，DSP端作为SRIO Target。FPGA端通过SRIO SWRITE和乒乓方式，将数据传输至DSP端的0x90000000和0x90500000的DDR地址空间。

案例使用北京微视的黑白CameraLink相机RS-A5241-CM107-S00，分辨率为2560 x 2048，帧率为107，灰度输出，每个像素8bit，则数据量为2560 x 2048 x 107 x 8 = 4487905280 ≈ 4.5Gbps。案例使用SRIO的两个Lanes，每个Lane传输速率为5Gbps，总数据有效带宽为5Gbps x 2 x 80% = 8Gbps。

图 4 案例功能框图

图 5 FPGA端程序功能框图

图 6 CameraLink模块

图 7 硬件连接

图 8 测试效果图

4.2 SDI视频采集处理

Kintex-7 FPGA通过使用Video In to AXI4-Stream IP核，将SDI视频模块TL2971A/2972F的SDI IN接口输入的1080P60的视频采集进来，并通过VDMA缓存到DDR，最后通过AXI4-Stream to Video Out IP核将视频从模块的SDI OUT接口输出显示。其中VDMA通过Microblaze配置。

图像数据亦可通过SRIO高速总线传输到TMS320C6678 DSP进行算法处理，并返回处理结果。

图 9

图 10 硬件连接

4.3 PAL视频采集处理（4路D1）

在Kintex-7 FPGA上搭建MicroBlaze软核，并由MicroBlaze配置PAL视频模块TL2867F和各IP核，将模块输出的一路4通道D1时分复用的复合视频，拆分成4路独立的BT656嵌入式同步视频，再将4路视频进行BT656解码分离出同步信号和像素数据。使用VDMA IP缓存到内存设备上，通过VPSS IP将4路图像进行去交错，然后由Mixer IP将四路图像拼接起来，通过rgb2dvi逻辑模块，将RGB视频信号转换为DVI视频信号，最后通过模块的HDMI1接口输出显示到显示器。支持PAL制式（分辨率为720x576）视频输入，输出显示分辨率为1280x1024。

图像数据亦可通过SRIO高速总线传输到TMS320C6678 DSP进行算法处理，并返回处理结果。

图 11

图 12

图 13 硬件连接

图 14

4.4 HDMI视频采集处理

Kintex-7 FPGA使用Video In to AXI4-Stream IP核，通过HDMI视频采集模块TL7611/9022F的HDMI IN接口将1080P60视频采集进来，并通过VDMA缓存到DDR，最后通过AXI4-Stream to Video Out IP核将视频从模块的HDMI OUT接口输出显示。其中VDMA IP核，HDMI OUT芯片(SIL9022)和HDMI IN芯片（ADV7611）通过MicroBlaze运行裸机程序进行配置。

图像数据亦可通过SRIO高速总线传输到TMS320C6678 DSP进行算法处理，并返回处理结果。