賽靈思新版視頻入門套件加快視頻開發(fā)速度

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摘要：新版XtremeDSP視頻入門套件(video Starter Kit)Spartan-3A DSP FPGA Edition 2為復雜的高清晰系統(tǒng)提供了高性能開發(fā)平臺。

關鍵詞：XtremeDSP；Spartan-3A；

視頻行業(yè)正逐漸向更為復雜和綜合的處理解決方案方向發(fā)展，而要求苛刻的下一代視頻壓縮標準對視頻系統(tǒng)性能的要求也超出了標準DSP所能夠提供的性能。因此，很自然地，許多設計先進視頻設備的企業(yè)轉(zhuǎn)向了FPGA平臺。特別是許多企業(yè)開始選用了在軍用、汽車、醫(yī)療、消費、工業(yè)和安全應用中獲得了廣泛應用的Xilinx Spartan-3ADSP。這一解決方案能夠以不到30美元的成本提供高于20 GMACs的DSP性能。

除了高性能以外，這一FPGA綜合解決方案還可支持DSP，并通過在系統(tǒng)中使用MicroBlaze處理器來支持嵌入式處理。這些特性為特殊的細分市場提供了OS支持和驅(qū)動。

賽靈思公司最近更新了XtremeDSP視頻入門套件(video Starter Kit)－Spartan-3A版本，幫助設計人員快速進入此類高級設計，加快開發(fā)速度。無論針對哪種應用，這一套件都可幫助你快速開發(fā)高級視頻系統(tǒng)。

視頻入門套件2.0版本

針對Spartan-3A的XtremeDSP視頻入門套件(VSK)，最新2.0版為加快基于賽靈思FPGA的視頻應用開發(fā)提供了一個全面的綜合平臺，旨在充分發(fā)揮Spartan-3A DSPFPGA系列器件的成本和性能優(yōu)勢。這一最新版入門套件提供了新的視頻參考設計，該參考設計基于嵌入式設計框架，允許客戶更加集中于開發(fā)獨特的增值功能。

這一視頻入門套件提供的多種參考設計可以加快基于賽靈思FPGA的視頻應用開發(fā)速度。每款參考設計都基于一個通用框架，并且支持多種視頻數(shù)據(jù)I／o接口連接FPGA。表1列出了每種參考設計以及相應的視頻處理和連接能力。

通過實現(xiàn)視頻系統(tǒng)中通用的特殊數(shù)據(jù)流，這些參考設計可幫助加快系統(tǒng)開發(fā)速度。在如圖1所示的相機參考設計中，一部相機提供RAW圖像數(shù)據(jù)給FPGA進行處理和顯示。

該視頻入門套件為參考設計提供了所有需要的源文件和項目文件，開發(fā)人員可利用這些文件作為起點。在相機參考設計中，相機處理模塊是在System Generator中開發(fā)的，然后在EDK嵌入式系統(tǒng)中作為專用硬件外設集

成進來。這樣硬件設計人員就可以方便地移除例子中的圖像處理設計，代之以特定設計所需要的功能，并將其集成到系統(tǒng)中，不需要再重新設計支持硬件外設。

嵌入式處理

升級到復雜硬件加速處理系統(tǒng)也就意味著需要嵌入式處理能力來完成所有實時控制、配置和系統(tǒng)交互功能。

這種緊密集成意味著設計人員可以將System Generator中完成的DSP設計轉(zhuǎn)換為Platform Studio專用外設，并利用PLB總線將其連接到基本系統(tǒng)。這樣系統(tǒng)設計師就可以通過采用MicroBlaze v7軟內(nèi)核處理器方便地完成系統(tǒng)控制和現(xiàn)有系統(tǒng)軟件的移植。通過充分發(fā)揮器件的靈活性將硬件配置針對特定應用而優(yōu)化的硬件架構，設計人員可以獲得更高性能并實現(xiàn)更高的系統(tǒng)集成度。從相機參考設計入手，一名軟件開發(fā)人員從第一天開始可利用EDK軟件開發(fā)工具開始實現(xiàn)操作系統(tǒng)并對應用層進行編程(圖2)。

這一靈活性提高了開發(fā)過程的靈活程度，同時也降低了設計復雜性。XtremeDSP視頻入門套件為硬件或軟

件開發(fā)人員提供了一個全面且易于使用的設計環(huán)境，包括豐富的示例應用以及全面的標準賽靈思設計工具流支持。這種組合可幫助加快設計流程并且可支持更好地實現(xiàn)最終產(chǎn)品的差異化。

System Generator支持采用Spartan-3A DSP 3400A開發(fā)平臺的硬件嵌入?yún)f(xié)同仿真(hardware in-the-loop co-simulation)，可以將Simulink仿真的性能加快近100倍。這一加速解決方案支持利用The Mathworks的Data Acquisifion Toolbox將實時視頻流讀取到Simulink中，從而可以更好地支持視頻算法開發(fā)和調(diào)試。

硬件加速

現(xiàn)在，應用所需要的處理帶寬正在逐漸超出獨立DSP處理器現(xiàn)有的處理能力，因此硬件加速正在成為許多視頻應用中所必需的部分。FPGA在支持硬件加速的同時還在系統(tǒng)集成和架構重新劃分方面提供了額外的好處。

從獨立系統(tǒng)處理器遷移到集成協(xié)處理器的系統(tǒng)架構需要進行許多設計探索，因為硬件設計師正在研究需要加速的不同功能。在此過程中遇到的第一個挑戰(zhàn)是需要不同的設計流程來支持采用MATLAB和Simulink進行抽象層編程，并且可實現(xiàn)與現(xiàn)有VHDL／Verilog設計的方便集成。

設計人員首先可以利用可選的視頻和圖像處理模塊集以MATLAB或Simulink模型方式來實現(xiàn)視頻算法設計。隨著開發(fā)進入下一階段，硬件實現(xiàn)可通過System Generatorfor DSP完成。System Generator for DSP提供了

豐富的可用于Simulink建模環(huán)境的針對賽靈思器件而優(yōu)化的DSP構建模塊(參見圖3)。

一旦硬件設計在system Generator中完成，利用硬件嵌入的協(xié)同仿真功能可以加快驗證速度。對于復雜系統(tǒng)，這可以大大縮短測試運行時間，從而能夠在給定的時間里完成更多次設計循環(huán)。

結合豐富的參考設計，XtremeDSP視頻入門套件一Spartan-3A DSP版本為視頻開發(fā)人員提供了一個理想的平臺，支持從流式視頻數(shù)據(jù)直到幀緩沖器式視頻數(shù)據(jù)的多種不同模式。利用System Generator，視頻開發(fā)人員可以快速設計和驗證硬件外設。硬件外設和嵌入式處理能力的集成可以加快工業(yè)圖像、廣播、消費、醫(yī)療和汽車等眾多應用中復雜視頻系統(tǒng)的開發(fā)速度。