面向异步视频的嵌入式图像处理系统设计

帧存的状态由两种同步信号触发转换，因此设定为输入和输出两部分状态的组合。
2．3．1 输入帧频小于输出帧频
在输入帧频小于输出帧频的情况下，每一个输入帧都会被读出显示。在每个输入帧周期中，至少会发生1次输出帧同步触发事件，第1次输出帧同步信号触发之后，原缓存状态的帧存切换到读出状态，原读出状态帧存转换为废弃状态，然后保持不变，直到新的输入帧同步信号到来。从系统整体分析4片帧存的状态转换过程，得出表2的结果。

表2显示系统状态转换的一个循环包含8种情况，由4种输入和4种输出组合而成，每种输出状态对应一个处于读出状态的帧存。

2．3．2 输入帧频大于输出帧频
在输入帧频大于输出帧频的情况下，一个输入帧周期内，如果接收到输出帧同步信号，缓存帧会转换为读出帧，否则会被重新写入，没有机会输出显示。帧存的状态转换与其原来的状态相关，具有随机特性，不宜从系统总体确定状态循环，只能从单个帧存的角度分析状态转换规律。
设定某帧存输入部分为写入、处理、半缓存、无效4种状态，输出部分为读出、废弃、无效3种状态，二者组合确定该帧存的状态，如表3所示。

单个帧存的状态转换流程如图2所示。

图2中X代表废弃或无效状态。某片帧存从写入状态开始，受输入帧同步信号触发后转换为处理状态，再次触发后转换为半缓存状态，期间的输出帧同步信号不会改变帧存状态，只能确定输出部分为无效状态。半缓存状态时受输出帧同步信号触发进入读出状态(半缓存|读出)，否则受输入帧同步信号触发返回写入状态。读出状态(半缓存|读出)不会受输出帧同步信号的触发改变，但接受一次输入帧同步信号后会成为新的读出状态(无效|读出)，此时系统有了新的缓存帧，当输出帧同步信号来到后转换为废弃状态，此时新的缓存帧进入读出状态，再次受输入帧同步触发后返回写入状态。
帧存1的状态转换源程序如下，其他3片帧存类似。



3 结语
本文设计的以FPGA，DSP和4片帧存为主体的面向异步视频的嵌入式图像处理系统，把视频数据缓存和视频输出显存融合在一起，节省了数据传输的时间。FPGA依据输入和输出帧同步信号切换4片帧存，能够实现异步视频时帧间不同步状态，无需满足帧频转换算法对存储器空间的要求。采用更先进的存储器、DSP、FPGA芯片能够提高数据传输速度，扩充数据存储空间，加强软件处理能力，实现系统整体性能指标的升级。本方案已经在产品中应用，具有嵌入式系统小尺寸、低功耗的优点，通过升级能够满足更高的技术要求。