Đồ Án Thiết kế sopc dùng cho các ứng dụng xử lý ảnh thời gian thực

1.GIỚI THIỆU
Trong những năm gần đây FPGA và các công cụ phát triển thiết kế SoPC (System On a
Programmable Chip) trên FPGA đã cho thấy sự hiệu quả trong các ứng dụng xử lý dữ liệu tốc
độ cao. Trong lĩnh vực xử lý ảnh đã có nhiều công trình nghiên cứu sử dụng SoPC cho các ứng
dụng đòi hỏi độ phức tạp cao về mặt tính toán [2], [3]. Theo hướng này, chúng tôi đã phát triển
một số thuật toán dung cho xử lý ảnh trên phần cứng [4] – [6]. Nói chung, thiết kế một SoPC
cho xử lý ảnh thời gian thực đòi hỏi nhiều khâu xử lý. Một vấn đề cần được giải quyết là thu
nhận dữ liệu từ bên ngoài vào hệ thống với tốc độ cao và trao đổi dữ liệu với bộ nhớ ngoài (off
– chip memory). Trong các Board mạch dùng để phát triển ứng dụng phổ biến thường chỉ có
một (hoặc một vài) vi mạch nhớ được chia xẻ cho các ứng dụng khác nhau, dẫn đến lưu lượng
trao đổi dữ liệu với bộ nhớ rất lớn, làm chậm hoạt động của toàn bộ hệ thống. Để giải quyết
vấn đề này, chúng tôi dùng công cụ SoPC Builder của hãng Altera và khai thác kiến trúc
System Interconnect Fabric (công nghệ tạo ra các kết nối của SoPC Builder dùng các nguồn tài
nguyên logic bên trong FPGA để tích hợp các thành phần vào hệ thống) để phát triển các thiết
kế. Ngoài các thành phần thường có trong một SoPC như CPU nhúng, bộ điều khiển SDRAM,
bộ điều khiển SRAM, bộ điều khiển giao tiếp mạng, UART , chúng tôi phát triển thêm các
thành phần để giao tiếp với System Interconnect Fabric ở tốc độ cao dùng cơ chế truy xuất bộ
nhớ trực tiếp DMA, cấu trúc nhiều Master, các mạch logic làm toán thay vì lập trình bằng
phần mềm để điều khiển quá trình nhận dữ liệu từ Camera theo định dạng Bayer, chuyển sang
dạng RGB dùng phương pháp được công bố trong [7] và GrayScale [8]. Chúng tôi thiết kế một
số bộ gia tốc thực hiện các chức năng lọc, trừ ảnh trên dữ liệu nhận được từ Camera để kiểm
tra hoạt động của hệ thống.