Xilinx Zynq All Programmable SoC：Smarter Vision的最明智选择

能，或者用FPGA来运行仅靠处理器不能执行的并行计算任务。而现在，利用Zynq-7000 All Programmable SoC，嵌入式视觉技术开发人员拥有了一款全面可编程的器件，非常适合开发新一代Smarter Vision应用。

　　赛灵思公司视频技术工程设计总监Jose Alvarez指出："Smarter Vision技术能在同一开发板上互联传输的不同处理器和FPGA中实现，而Zynq-7000 All Programmable SoC为电子产业带来了前所未有的高集成度。现在，我们能通过同一芯片上处理器和逻辑之间3，000个高性能连接以芯片速度而不是板级速度在智能处理器和FPGA逻辑之间交换信息。"

　　下图显示出Zynq-7000 All Programmable SoC在多功能汽车驾驶员辅助系统创建中相对于采用传统多摄像头多芯片架构的优势。在赛灵思架构（见图中左下方），将一组摄像头连接到一个Zynq-7000 All Programmable SoC，能支持盲区检测、360度环绕视图、车道偏移报警和行人检测等功能捆绑。相反，现有的多功能DA系统需要多个芯片和多个摄像头，这就会让集成更复杂化，对性能和系统功耗造成不利影响，也提高了BOM成本。

　　一些芯片厂商提供的ASSP将ARM处理器与DSP或GPU搭配一起使用，但这种器件过于僵化，而且针对今天许多Smarter Vision应用而言计算性能也不够高。基于这种器件的解决方案往往需要添加独立的FPGA来弥补自身的不足。

　　Zynq-7000 All Programmable SoC相对于以GPU和DSP为中心的SoC而言，其主要优势就是具有的可编程性和高性能。ARM处理系统具有软件可编程性，FPGA逻辑可通过HDL或C++编程，甚至I/O也是全面可编程的。这样，客户就能创建出适合其特定的应用极高性能Smarter Vision系统，并让其系统从竞争产品中脱颖而出。

　　下图详细给出了Smarter Vision系统的一般信号流程，从中可以看出Zynq All Programmable SoC相对于基于ARM和DSP以及基于ARM和GPU的ASSP解决方案的优势。

　　流程中的第一个信号处理模块（绿色）是连接器件到摄像头感应器的输入。在Zynq-7000 All Programmable SoC中，开发人员可让多种不同I/O信号适应于客户连接的任何摄像头需要。下一个信号处理模块执行像素级处理或视频处理工作（具体取决于应用是面向图形处理还是显示）。再下一个模块执行图像分析功能，这是一个计算密集型任务，通常需要并行计算，而这则是FPGA最擅长的任务。接下来3个模块（红色）分别代表处理系统获得分析所得的元数据结果、创建图形化结果表达（在图像步骤显示），以及对结果进行编码用于传输。在Zynq-7000 All Programmable SoC中，处理子系统和FPGA逻辑协同工作。如果需要压缩，FPGA逻辑会直接采用适当的编解码器。在接下来最后一个信号处理模块（标为"输出"）中，Zynq-7000 SoC的可编程I/O可让开发人员满足多种不同通信协议和视频传输标准的要求，有的是厂商专有标准，有的是特定市场标准，还有的则是业界标准IP协议。与此形成对比的是，当开发人员采用以DSP和GPU为中心的SoC开发算法时，可能ASSP中的DSP或GPU难以提供所需的性能。为了弥补这种性能不足，开发人员往往还要在系统中采用独立的FPGA。

　　Zynq-7000 All Programmable SoC显然是开发Smarter视觉系统的最佳芯片选择，而赛灵思在该器件开发的早期阶段就认识到，应当对编程进行优化，特别是对那些比较习惯用C和C++开发视觉算法的设计人员来说更应该优化编程方法。为此，赛灵思于2012年6月向客户推出了一款最先进的软件环境：Vivado设计套件，其包含有业界一流的高层次综合等多项技术。赛灵思于2011年1月收购AutoESL获得了这种高层次综合技术。Vivado HLS特别适用于嵌入式视觉应用。比方说，如果视觉系统开发人员用Zynq-7000 All Programmable SoC开发的C或C++语言算法运行速度不够快，或者给处理系统带来过重负担，那么这些开发人员就能把C算法提交给Vivado HLS，并将这些算法综合成Verilog或VHDL，然后在器件的FPGA逻辑中运行。这就能将Zynq-7000 All Programmable SoC上的处理子系统解放出来，让它从事更适合自己的任务，从而加速整体系统性能。赛灵思还推出了OpenCV（CV就是计算机视觉的缩写）库，让进一步完善了Smarter Vision技术。

OpenCV是一款具有行业标准、包含OpenCV.org算法的开源库，能帮助嵌入式视觉开发人员快速创建视觉系统。全球嵌入式视觉开发人员积极地为这款开源库开发新的算法，目前已经包含了2500多款使用C、C++、Java和Python语言编写的算法。库中的算法具有各种不同的复杂程度，有的可执行图形滤波器等简单功能，有的则能执行