嵌入式操作系統(tǒng)在實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)中的應(yīng)用.doc

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1、.課程設(shè)計(jì)報(bào)告課程名稱：嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)：自動(dòng)化XXX班學(xué)號(hào)：XX學(xué)生：王XX指導(dǎo)教師：XXX完成時(shí)間：2014年6月3日?qǐng)?bào)告成績(jī)：評(píng)閱意見：評(píng)閱教師日期2014.6.3芙蓉學(xué)院教學(xué)工作部制..目錄1.設(shè)計(jì)要求錯(cuò)誤！未定義書簽。2.設(shè)計(jì)的作用目的13.設(shè)計(jì)方案14.硬件設(shè)計(jì)14.1Virtuoso4.2的特點(diǎn)介紹14.2事實(shí)圖像處理系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)軟件的實(shí)現(xiàn)24.3主處理器模塊44.3.1單DSP上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)44.3.2用兩片DSP進(jìn)行調(diào)試45.軟件設(shè)計(jì)55.1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架55.1.1視頻圖像采集模塊75.1.2視頻圖像輸出模塊85.1.3報(bào)警模塊95.2系統(tǒng)軟件功能設(shè)計(jì)106.

2、系統(tǒng)仿真與調(diào)試127.心得體會(huì)15參考文獻(xiàn)16..嵌入式操作系統(tǒng)在實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)中的應(yīng)用1.設(shè)計(jì)要求隨著電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，視頻監(jiān)控、視頻圖像的采集和處理得到了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的圖像采集系統(tǒng)由于技術(shù)的限制，使用的都是低速的A/D轉(zhuǎn)換器，由于芯片和總線結(jié)構(gòu)本身的限制，采集速度一直難以提高。嵌入式系統(tǒng)具有體積小、功耗低、處理速度快、軟硬件可裁剪、可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。為視頻圖像的采集與處理提供了基礎(chǔ)。由于對(duì)實(shí)時(shí)性能的苛求,圖像信息處理系統(tǒng)大多采用監(jiān)控軟件的方式來(lái)保證應(yīng)用軟件的正常運(yùn)行。要求并行處理系統(tǒng)能適應(yīng)不同算法的并行處理結(jié)構(gòu),因此系統(tǒng)控制軟件必須具有任務(wù)調(diào)度、資源分配、進(jìn)程管理等功能以及支

3、持系統(tǒng)計(jì)算能力的擴(kuò)展。2.設(shè)計(jì)的作用目的數(shù)字圖像采集與處理系統(tǒng)包括圖像的采集、處理、存儲(chǔ)、傳輸和顯示幾個(gè)方面。系統(tǒng)以ARM處理器為基礎(chǔ)，并根據(jù)需求擴(kuò)展必要的外圍設(shè)備，利用嵌入式Linux操作系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)多任務(wù)管理，通過應(yīng)用程序?qū)z像頭進(jìn)行操作并實(shí)現(xiàn)圖像處理功能。系統(tǒng)資源的分配是靜態(tài)的,數(shù)據(jù)流是固定的,沒有資源管理、任務(wù)調(diào)度和并發(fā)處理的功能。但是,需要處理的數(shù)據(jù)量變得越來(lái)越大,而處理的時(shí)間卻要求越來(lái)越短,采用多DSP并行的方式就不可避免。嵌入式操作系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)多任務(wù)微核,有著強(qiáng)大的任務(wù)管理和資源管理能力。3.設(shè)計(jì)方案以多片ADSP21060構(gòu)成的圖像處理系統(tǒng)為硬件平臺(tái),借助Virtuoso4.

4、2提供的微核構(gòu)造了一個(gè)嵌入式系統(tǒng)軟件,介紹了系統(tǒng)中任務(wù)調(diào)度、資源管理、并發(fā)處理、中斷響應(yīng)、數(shù)據(jù)通信等實(shí)現(xiàn)方式。..4.硬件設(shè)計(jì)4.1Virtuoso4.2的特點(diǎn)介紹1)提供了專為DSP優(yōu)化的可擴(kuò)展專用核。該專用核采用獨(dú)特的分層方式和模塊化的設(shè)計(jì),對(duì)強(qiáng)實(shí)時(shí)的多任務(wù)處理和高速中斷提供了有力的支持。2)采用了多芯分布式應(yīng)用的先進(jìn)VSP編程模式。Virtuoso負(fù)責(zé)全部通訊工作,開發(fā)者可以很透明地將數(shù)據(jù)對(duì)象和任務(wù)從一個(gè)處理器移到另一個(gè)處理器。處理器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的改變并不影響應(yīng)用程序的確定行為,這種獨(dú)特的設(shè)計(jì)使對(duì)多處理器系統(tǒng)的編程就象對(duì)單處理器一樣簡(jiǎn)單。系統(tǒng)還提供了硬件抽象層,允許開發(fā)者對(duì)于算法進(jìn)行口對(duì)口

5、連接,為可移植性提供了良好保障,開發(fā)者可輕松地將系統(tǒng)升級(jí)到更高端的DSP系統(tǒng)。3)具有集成開發(fā)環(huán)境可以簡(jiǎn)化并加速應(yīng)用程序的開發(fā)。4.2實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)軟件的實(shí)現(xiàn)雖然Virtuoso4.2提供了多任務(wù)調(diào)度方法和用于并發(fā)性同步和互斥的系統(tǒng)核對(duì)象,但是嵌入式系統(tǒng)軟件中任務(wù)劃分和并發(fā)機(jī)制、資源的有效管理、中斷處理以及數(shù)據(jù)通信都需要研究和實(shí)現(xiàn)。1)任務(wù)的劃分和并發(fā)機(jī)制嵌入式微核為多任務(wù)創(chuàng)建運(yùn)行環(huán)境,擔(dān)負(fù)著任務(wù)管理、任務(wù)控制、任務(wù)間的通信、任務(wù)的同步與互斥等功能,而嵌入式系統(tǒng)軟件是系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。如何基于嵌入式微核,更好地將系統(tǒng)應(yīng)用劃分成一個(gè)個(gè)的并行是系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作、嵌入式微核充分發(fā)揮作用

6、、簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)復(fù)雜性的基礎(chǔ)。劃分任務(wù)的好壞直接影響到了系統(tǒng)性能的好壞和執(zhí)行效率的高低。因此,任務(wù)的劃分和并發(fā)機(jī)制是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。決定系統(tǒng)中任務(wù)劃分和并行性的最主要的因素是系統(tǒng)中所實(shí)現(xiàn)功能間的異步關(guān)系。這就需要從數(shù)據(jù)流的分析入手,對(duì)系統(tǒng)的功能進(jìn)行劃分,根據(jù)數(shù)據(jù)流圖中數(shù)據(jù)的變換,分別確定并行和順序執(zhí)行的變換,從而構(gòu)造不同的任務(wù)。通過對(duì)圖像處理系統(tǒng)的分析,可以從系統(tǒng)的部功能上把它分為消息處理、系統(tǒng)監(jiān)控、系統(tǒng)自檢和圖像處理等任務(wù)。..在這里圖像處理任務(wù)是系統(tǒng)的主要任務(wù)而且是一個(gè)周期性任務(wù)。系統(tǒng)監(jiān)控、系統(tǒng)自檢用于處理系統(tǒng)部事件,根據(jù)系統(tǒng)的命令來(lái)執(zhí)行,屬于異步任務(wù)。而消息處理完成的是用戶接口控制,必須擁有

7、高的優(yōu)先級(jí)使接口輸入和響應(yīng)時(shí)間容易控制。圖像處理又可以根據(jù)不同的算法邏輯分成不同的圖像處理子任務(wù),分配給不同的優(yōu)先級(jí)。從系統(tǒng)的I/O功能上分為控制信息I/O和圖像數(shù)據(jù)I/O。考慮到系統(tǒng)的執(zhí)行效率和各個(gè)處理器的利用率,可以通過Virtuoso的集成開發(fā)環(huán)境對(duì)各處理器的任務(wù)進(jìn)行負(fù)載分析,使處理器的利用達(dá)到均衡。對(duì)于圖像處理子任務(wù),在并行方式上屬任務(wù)級(jí)的,這樣就存在2種基本的并行結(jié)構(gòu):流水線結(jié)構(gòu)和并發(fā)結(jié)構(gòu),也可以2