OMAP5910实时图像系统中的DMA数据传输

4 DMA方式数据传输优化方案

在详细分析各数据传导的数据传输速率性能的基础，本文提出了一种DMA方式的数据传输优化方案，把整帧划分成多个块，OMAP5910待处理的图像数据完全放在OMAP5910的片内数据存储器中进行处理，既减少了与外存的大量交互，又充分利用了片内的高速存储资源，在内外存之间的数据传输使用DMA在后台进行操作，大大提高OMAP5910的工作效率。  

4.1 数据流程

A/D采样的数据首先存放在外部缓冲中，当采集到一定的数据量后，由复杂可编程逻辑器件触发ARM DMA读取数据，依次输入两帧图像保存在SDRAM中，从外挂Flash中取得进行图像处理所需的参数A、B值保存在SDRAM中，与输出帧存以8行为块单位，触发DSP DMA将块数据从OMAP5910的外部缓存区SDRAM搬运到DSP核的双向内部缓存区DARAM，以供DSP核进行计算。有关DMA方式传输的特点，DSP核进行计算的同时，DSP DMA搬运上一块的图像数据（8行）到SDRAM，ARM核接收到输出行数据后，触发ARM DMA把数据搬移到FPGA控制外部存储区，数据流程如图4所示。  



由于OMAP5910内部和外部都采用双缓冲机制，因此ARM核和DSP核处理的DMA传输上一帧数据的同时，不影响DMA进行当前帧数据的传输。这样整个系统中A/D数据的采集，DMA数据的传输及CPU数据的计算达到了高度的并行性。  

4.2 操作时序

从数据传输的操作时序上，可以看出该优化方案另一个优势，将原来的几个输入过程（每个输入过程指的是输入1行像素）合并为1个输入过程（1次输入几行像素），并且将原来集中完成的输出过程分散到输入过程中间完成，进一步提高的性能。  

具体配置操作为：OMAP5910中ARM DMA读过程1次输入12行数据，用20次将1帧图像输入到SDRAM中。ARM DMA的写过程在读过程中间启动。即1帧中的第1次DMA读过程结束的中断中启动行号和帧号的添加以及 DMA的写过程，这一次只写2行，在1帧中的第2次到第20次DMA读过程结束的中断中启动写过程，每次写15行，其操作时序图5所示。



具体的时间计算是：读12行数据为17.07μs×12＝204.84μs，写15行数据为27.68μs×15＝415.2μs，1次读写及中断的处理所需时间为204.84μS＋415.2μs≈700μs，1次读写及中断的处理允许时间为68μS×12＝816μs。经计算700μ＜816μs，能够保证实时图像处理系统的实时性。  

5 优化方案中的代码设计与实现

5.1 ARM端的主程序

ARM核主要实现OMAP5910系统的配置，与FPGA接口的数据输入/输出，与SDRAM的数据保存、帧模式的控制与转换等优化方案的功能。  

5.2 DSP端的主程序  

DSP核主要实现DSP DMA在I SRAM和DARAM之间
数据的输入/输出，红外图像的两点校正算法和疵点剔除等算法，以及红外图像的亮度和对比度参数的计算等功能。  

5.3 调试与配置DMA通道的经验总结

1）测试DMA通道的数据传输是否正确，可编写SDRAM到SDRAM的内部DMA数据搬移测试程序来初步测试DMA通道的初始设置和数据传输是否正确。  

2）测试DMA与FPGA接口数据的传输速率，示波器读取读信号或写信号的效率时，应注意查看读信号和写信号的个数是否是传输数据的个数。  

3）测试DMA的外部中断,外部中断的引脚是复用引脚，应提前设置此引脚。

4）测试DMA操作的读操作和写操作的相互配合，查看输出的传输是否正确。

5）使用指定内存不同的数据测试视频图像的输出是否正确。

6）DMA中断的触发事件是上升沿有效。

7）为保证DMA传输数据的完整性，要对DMA的优先级进行设置。

结语

实时图像处理系统实现了此数据传输的优化方案，实时显示图像的速度为25帧/s，图像的视觉效果比较理想，通过灵活地控制DMA，不仅能够提高图像数据的传输效率，而且能够充分发挥OMAP5910的高速性能。