3 OMAP5910内、外存储器数据交换分析
一个完整的实时图像处理不仅能对图像进行实时采集，还能对图像进行实时处理，该实时图像处理系统主要由图像传感器、A/D转换器，复杂可编程逻辑器件FPGA、OMAP5910双核处理器，图像显示设备等构成。该系统的主要功能是FPGA实时接收红外焦平面阵列传感器输出的14位视频信号，降频后由OMAP5910的DSP处理器执行图像处理算法，同时，OMAP5910的ARM处理器执行复杂控制指令，再由FPGA缓存，经D/A变换合成10位视频信号输出，另外，OMAP5910的ARM处理器通过接口接收计算机的控制指令。
按照人眼的视觉要求，成像系统每秒钟至少要采集和处理25帧图像数据，才能避免图像实时显示时的视觉闪烁感，。对于320×240的点阵图像，A/D为14位，每帧采集数据为320×240×14位＝1 MB，按实时性的要求，进行处理和显示数据的速度为320×240×14
位×25帧/s＝3.125MB/s，即需要在64μs内完成读1行（320像素）和写1行(346象素）的操作，只有这样图像才不失连续性。
为了保证图像处理和显示的实时性，应充分利用OMAP5910的各数据传输通道，OMAP5910的片内、外存储器的数据传输，如图3所示，图中给出了OMAP5910处理实时图像时的所有数据传输通道，他们的传输速率与存储器的类型有关。为了充分认识OMAP5910的数据传输通道的性能，笔者做了一系列的实验，设置系统时钟为150MHz，工作模式设为全同步模式，使能Ca che的前提下，详细测试了各传输通道传输1帧数据所用的时间，如表1所列。以此为依据来优化数据的传输。
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。