[发明专利]嵌入式单板多处理机并行系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种嵌入式系统，具体涉及一种嵌入式单板多处理机并行系统。

背景技术

随着高清视频采集技术的发展，智能交通和安防监控行业中高清摄像机的应用越来越广，高清视频图像采集、压缩、智能分析技术也得到很大的发展。芯片厂商推出各类嵌入式SOC芯片以满足专业市场的需求。但在一些复杂系统中，数据处理运算量很大，现有嵌入式芯片的处理能力无法满足需求，为解决此类问题，提出一种嵌入式单板多处理机并行系统，利用多系统并行处理，可有效提升现有系统的处理能力，并可实现基于现有芯片的系统平滑升级。

现有的并行处理系统主要为3种模式：

1)多核处理器：处理器内部具有多个处理核心，可在操作系统的调度下并行运算。如需提升运算能力可更换更高主频后更多核心的处理器。这种模式主要应用于PC机，因为PC机处理器具有通用接口，可以很方便的升级。嵌入式SOC处理器一般不具备管脚兼容性，这种模式不适用。

2)板上多处理器：在一块主板上安装多处理器，共享存储器和总线，运行一套操作系统，利用操作系统的多进程实现数据并行处理。这种模式一般应用于PC机或服务器，处理器仅具备基本运算功能，存储器和外设由专门的控制芯片控制，并行控制逻辑复杂，解决方案由芯片厂商提供。对于嵌入式SOC处理器，这种模式不适用。

3)基于网络的多机并行系统：通过网络连接多台主机，通过并行操作系统或并行运算软件实现多机并行处理。这种模式可通过增加主机平滑的提升处理能力，但受限于网络条件，一般不会有大量数据的实时交互。

发明内容

本发明旨在提供一种嵌入式单板多处理机并行系统，以解决背景技术存在的技术问题。

本发明的技术方案如下：

嵌入式单板多处理机并行系统，包括设置于一块电路板上的多个处理机系统，每个处理机系统具有独立的嵌入式处理器以及相应的RAM和ROM，在每颗嵌入式处理器相应的ROM中烧写有独立的BOOT程序和操作系统，各个独立的操作系统中均配置有完整的算法库以支持应用程序和算法服务程序；

这些独立的嵌入式处理器之间通过高速以太网交换芯片互联，按照TCP/IP协议，嵌入式处理器运行算法服务程序，通过高速以太网为其他处理机系统提供数据处理支持(当某个处理机系统中数据处理负载过大，有并行处理需求时，向其他处理机系统的算法服务程序发出请求，实现多系统并行数据处理)；多个处理机系统通过VLAN技术，对外映射为单一IP，实现统一的用户界面，使内部的多处理机架构对用户透明。

上述多颗嵌入式处理器通过可编程CPLD器件实现地址线和数据线共享，使所有嵌入式处理器能够共享访问串口和/或GPIO外设。

上述多颗嵌入式处理器共用I2C总线，实现对外部的视频采集芯片和音频采集芯片的共享控制和采集数据共享。

上述多套所述嵌入式单板多处理机并行系统通过所述高速以太网交换芯片进行外部联网，构成更大并行处理系统。

本发明具有以下优点：

1)各系统独立，软件开发和运行不受限于硬件架构；

2)系统结构简单，多系统间通过网络连接实现并行运算，没有复杂的硬件控制逻辑；

3)在板实现网络连接，可保证网络通信的最大效率和速率；

4)可实现大量数据采集和实时处理，满足行业产品的需求；

5)有效整合了多颗嵌入式处理器运算能力，提升整体系统处理能力，不受限于厂家的技术升级进度。

附图说明

图1为本发明嵌入式单板多处理机并行系统的结构原理图；

图2为本发明与外部网络及外设共享构成的系统结构图。

具体实施方式

本发明的嵌入式单板多处理机并行系统，可广泛适用于智能交通、安防监控等领域的数据采集与处理。

本发明的主要作为对智能交通和安防监控领域的高分辨率图像提供高处理能力的设备，利用此设备可实现图像采集、图像分析、视频压缩和图像处理。该设备可通过板上多处理机并行运算提升运算能力，还可通过多设备联网，构成更大的并行处理网络。

如图2所示，该设备的嵌入式单板多处理机并行系统的构成：

1)在一块电路板上放置多颗嵌入式处理器；

2)每颗处理器配备有独立RAM、ROM和外设接口，构成完整系统；

3)每套系统运行独立的操作系统；

4)多系统在板上通过高速以太网交换芯片实现联网；

5)多系统通过可编程CPLD器件和总线实现部分外设共享；