[发明专利]一种用于视频流信号处理系统的分布式传输装置

说明书

技术领域

本发明涉及数据传输领域，更具体地，本发明涉及一种用于视频流信号处理系统的分布式DMA传输装置。

技术背景

线材在生产过程中，由于原材料选取和加工工艺等多方面因素，线材表面会不可避免的出现气孔、划痕、麻点等缺陷，这些缺陷会影响最终产品的性能。因此需要在线材生产的过程中对其表观缺陷进行检测。机器视觉检测技术是利用摄像机获取被检测物件的图像，通过图像处理技术实现检测的一种高新技术，具有非接触、速度快、精度高、智能化等优点。将机器视觉技术引入到线材表观缺陷检测中，取代传统的人工检测，克服了人工检测稳定性差、速度慢的缺点。

视频算法处理部分是机器视觉的核心。由于线缆具有很高的运动速度，并且缺陷检测有很高的精度要求，因而造成视频数据具有高分辨率和高帧率的特点，为了保障处理的实时性，需要在FPGA上使用硬件逻辑资源并配合嵌入式ARM处理器共同完成视频处理功能，其中使用FPGA的硬件逻辑资源完成一些硬件视频处理单元，完成视频处理过程中的单个步骤。

在视频算法处理系统中，包括ARM处理器、各个硬件视频处理单元、大容量的外部存储器以及相应的接口和控制模块。在视频处理系统工作的过程中，ARM处理器和各个硬件视频处理单元需要频繁、大量地向外部存储器DDR中写入和读取数据。因而，视频数据在处理单元和DDR之间的传输速率成为影响整个视频处理系统的关键因素。

DMA(Direct Memory Access直接内存存取)是一种高速的数据传输方式，无需CPU的干预即可实现外设和存储器之间直接读写数据。本发明公开了一种用于视频流信号处理系统的分布式DMA传输方法和装置，用于线缆表观缺陷检测的视频算法处理系统上，使用DMA方式控制处理单元和DDR之间的数据传输，可以极大地提高视频处理单元对片外存储器DDR的访问速度，从而提高整个系统的性能。

1、通用的DMA控制器，大多传输的一维数据，而视频数据为二维的图像数据，并且具有视频数据专有的标志信号，传统的DMA控制方法无法利用视频数据专用的标志信号，无法直接实现二维视频信号的传输。

2、集中式的DMA控制方式，使用一个多通道的DMA控制器，将所有的外设都连接到这个DMA控制器上，由该DMA控制器统一完成数据搬运工作。该方法应用在本发明使用的FPGA视频信号处理领域时，具有如下缺点：

(1)系统灵活性差，不同的外设传输数据的方式存在着一定的差异，需要采用不同的传输的模式，使用集中式的DMA控制方式，难以满足这一要求。

(2)系统扩展性差，当有新的外设需要添加到系统的时候，使用集中式的DMA控制方法，需要重新修改DMA控制器，增加相应的通道和仲裁等设计，在实际应用中十分不方便。

(3)可靠性低，当某个外设出现传输故障时，集中的DMA控制器会受到影响，可能导致无法正常工作，从而导致其他外设也无法通过DMA正常传输数据，整个传输系统将崩溃。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足之处设计一种用于视频流信号处理系统的分布式传输装置，通过硬件对需要处理的视频流信号进行分步骤处理，每个处理步骤采用一个DMA控制器单独对该步数据进行存取，从而达到在数据存取过程中可靠性高、速度快、灵活性强、系统扩展性强的目的。

本发明一种用于视频流信号处理系统的分布式传输装置，该装置对视频流信号进行分布式处理，每个处理步骤通过硬件实现，每步处理硬件都会由DMA配置单元控制一个DMA控制器负责该步处理硬件所需数据的读写，从而实现发明目的。因而本发明一种用于视频流信号处理系统的分布式传输装置，该装置包括：多个信号处理模块、ARM处理器模块、存储器模块及连接各模块的传输总线，每个信号处理模块负责对信号进行一个步骤的处理；其中信号处理模块包括：视频处理单元、DMA控制器、DMA配置单元，DMA配置单元判断视频处理单元的数据读写需求，控制DMA控制器将视频处理单元所需数据从存储器模块中直接读写；

所述DMA控制器包括：接收模块、写通道缓存模块、发送模块、读通道缓存模块、读写控制模块、控制命令接收模块、控制模块；其中控制命令接收模块接收DMA配置单元的命令，然后传输给控制模块，控制模块根据命令控制接收模块、发送模块、读写控制模块进行工作；通过接收模块接收视频处理单元需要写入存储器模块的数据，然后存入写通道缓存模块，再通过读写控制器将数据写入存储器模块；通过读写控制模块从存储器模块中读出数据，然后将读出的数据写入读通道缓存模块，再通过发送模块将数据传输至视频处理单元。