基于图像传感器的CPLD视觉系统设计

4 提高系统的工作速率

目前，系统工作在帧处理模式下的工作速率是25帧／s，作为系统功能的验证，这里采用的算法是颜色跟踪。如果仅做纯粹的图像采集，而不做图像处理，那么系统可以达到OV6620的最高工作速率，即60帧／s。而在图像处理方面，不同的图像处理程序效率对系统的工作频率有较大的影响。下面给出在通用ARM处理器下提高程序效率的几个建议：

①内嵌(inline)可通过删除子函数调用的开销来提高性能。如果函数在别的模块中不被调用，一个好的建议是用static标识函数；否则，编译器将在内嵌译码里把该函数编译成非内嵌的。

②在ARM系统中，函数调用过程中参数个数≤4时，通过R0～R3传递；参数个数>4时，通过压栈方式传递(需要额外的指令和慢速的存储器操作)。通常限制参数的个数，使它为4或更少。如果不可避免，则把常用的前4个参数放在R0～R3中。

第1种方式比较需要2条指令ADD和CMP，而第2种方式只需一条指令SUBS。

④ARM核不含除法硬件，除法通常用一个运行库函数来实现，运行需要很多个周期。一些除法操作在编译时作为特例来处理，例如除以2的操作用左移代替余数的操作符“％”，通常使用模算法。如果这个值的模不是2的n次幂，则将花费大量的时间和代码空间避免这种情况的发生。具体办法是使用if()作状态检查。

比如，count的范围是0~59；

    count=(count+1)%60；

用下面语句代替：

    if(++count>=60)    count=0；

⑤避免使用大的局部结构体或数组，可以考虑用malloc／free代替。

⑥避免使用递归。

结语

本文介绍了一种基于ARM和CPLD的嵌入式视觉系统，可以实现颜色跟踪。在硬件设计上，图像采集和图像处理分离，更利于系统功能的升级。而视觉处理算法更注重处理的效率和实时性，同时根据不同的需要有两种模式可供选择。最后给出了提高程序效率的一些建议和方法。与基于PC机的视觉系统相比，该系统功耗低、体积小，适合应用于移动机器人等领域。

参考文献

   1. 任贵伟.张海 基于ARM的紧凑型图像采集系统 [期刊论文] -单片机与嵌入式系统应用2007(2)
   2. Omnivision Technologies Incorporated OV6620 Single-Chip CMOS CIF Color Digital Camera Technical Documentation
   3. Rowe Anthony.Rosenberg Charles.Noutbakhsh Illah A Low Cost Embedded Color Vision System 2002
   4. Bruce James.Balch Tucker.Veloso Manuela Fast and Cheap Color Image Segmentation for Interative Robots 2000

作者：北京航空航天大学 刘俊
来源：单片机与嵌入式系统应用 2009 (1)