[发明专利]一种嵌入式图像处理及回传系统

说明书

本申请针对将处理图像数据的负载转移到嵌入式设备的问题，提出了一种嵌入式图像处理和回传系统的解决方案。该平台通过建立LwIP协议栈实现与上位机的通信，采用ZYNQ软硬件协同设计，藉由DMA传输机制进行数据并行加速计算处理。上位机通过千兆以太网向ZYNQ发送图像数据进行处理，图像经处理不仅可以在该平台实时显示，而且可以利用千兆以太网实时回传至上位机。从而满足高分辨率图像数据量大和数据传输速率高等需求。

技术领域

本发明属于嵌入式图像处理领域，具体涉及DMA传输机制进行数据交互处理，并通过千兆以太网实时回传处理结果。

背景技术

Xilinx ZYNQ-7000全可编程SoC单芯片内集成了处理系统（Processing System,PS）和可编程逻辑（Programmable Logic, PL）两部分。其中，PS部分包含高性能双核ARM处理器，PL部分包含FPGA逻辑单元和DSP资源。片内PS和PL交互采用AXI（AdvancedeXtensible Interface）总线互联，使SoC以更小的面积、更低的功耗，获得更加优异的性能。

目前，数据中心一般还是采用集中式计算的执行方案，即图像采集至数据中心再进行集中处理。随之而来的问题是：当短时间内数据量非常巨大时，如果采用集中式计算，则需要耗费相当长的时间来完成，甚至有可能出现宕机的风险，严重影响数据中心的正常服务。针对此问题，结合嵌入式设备闲散的计算资源，本系统实现了基于ZYNQ的图像处理和回传系统，将经过分解的计算任务迁移至嵌入式设备，部署多个同样的设备以达到同时处理较大数据量的目的。为了保证数据传输的实时性，采取千兆以太网作为传输解决方案。研究人员可以选择由本平台将处理结果输出至具有HDMI接口的显示器，也可以选择接收千兆以太网回传至上位机的图像处理结果，方便研究人员留样分析。

发明内容

针对以上问题，本发明提出一种嵌入式图像处理和回传系统，以解决现有方法中嵌入式图像处理时延大及关联性差的问题。其具体方案如下：

第一方面，本申请实例提供了一种嵌入式图像处理和回传方法，包括：

如图1所示系统框架示意图。ZYNQ的处理系统PS通过MIO接口配置千兆以太网模块，获取来自上位机发送的图像数据，ARM端解析出图像数据暂存至DDR3 SDRAM。可编程逻辑PL部分通过DMA传输机制从内存中读取数据，供FPGA中的算法模块进行处理，经图像压缩算法处理后，通过AXI ACP接口与PS进行数据交互写入内存。通过以上过程，图像数据既可以从内存中读出直接显示到HDMI显示器，又可以从内存中经PS端的千兆以太网回传至上位机。在验证平台开发过程中，使用VIVADO搭建Block Design硬件电路，SDK完成系统软件功能的实现。

第二方面，本申请实例提供了一种嵌入式图像处理和回传系统，包括：

硬件方面：主要是由ZYNQ芯片、DDR3存储器、HDMI、千兆以太网及电源管理组成，负责对接收到的图像进行处理及实时回传，执行逻辑运算。

算法方面：主要是对图像的解析以及使用ZYNQ的PL端进行图像并行处理运算。

软件方面：主要是研究LwIP协议的实现，以及在ZYNQ系统的移植和交互系统界面设计。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实例提供的系统框架示意图。

图2为本申请实例提供的简化系统硬件电路结构示意图。

图3为本申请实例提供的系统数据流向示意图。

具体实施方式