一種數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，特別涉及一種數(shù)字圖像處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在圖像處理領(lǐng)域中，通常都需要有海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)與運(yùn)算，由于元器件自身的限制，每次對(duì)數(shù)據(jù)的操作都不可能具有實(shí)時(shí)性，這就需要先將海量數(shù)據(jù)緩存，然后再進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算處理。存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的單元分為片內(nèi)隨機(jī)存儲(chǔ)器(Static RAM，簡(jiǎn)稱“sram”)與片外動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(Dynamic Random Access Memory，簡(jiǎn)稱“dram”)，為了控制簡(jiǎn)便，通常只使用一種存儲(chǔ)單元來緩存數(shù)據(jù)。
[0003]根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(Field-Programmable Gate Array，簡(jiǎn)稱“FPGA”)(半定制化芯片也是如此)片內(nèi)片外存儲(chǔ)器的特點(diǎn):片內(nèi)sram具有讀寫速度快，但存儲(chǔ)數(shù)據(jù)容量小的特點(diǎn)；片外dram具有存儲(chǔ)數(shù)據(jù)容量大，但讀寫速度慢的特點(diǎn)。對(duì)于傳統(tǒng)處理圖像數(shù)據(jù)而言，通常只使用一種存儲(chǔ)器，這就需要對(duì)存儲(chǔ)空間的選取要根據(jù)片內(nèi)片外存儲(chǔ)器不同的特點(diǎn)進(jìn)行取舍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種數(shù)字圖像處理系統(tǒng)，通過兩塊片內(nèi)sram交替緩存片外dram的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)來同時(shí)控制片內(nèi)sram與片外dram,充分利用片內(nèi)sram讀寫速度快與片外dram存儲(chǔ)容量大的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)快速高效的讀取大量數(shù)據(jù)的目的。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種數(shù)字圖像處理系統(tǒng)，包含:第一片內(nèi)存儲(chǔ)器、第二片內(nèi)存儲(chǔ)器、片外存儲(chǔ)器、運(yùn)算處理模塊和數(shù)據(jù)緩存控制模塊；
[0006]所述數(shù)據(jù)緩存控制模塊連接所述第一片內(nèi)存儲(chǔ)器、所述第二片內(nèi)存儲(chǔ)器、所述片外存儲(chǔ)器和所述運(yùn)算處理模塊；
[0007]所述數(shù)據(jù)緩存控制模塊用于將所述片外存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，交替緩存到所述第一片內(nèi)存儲(chǔ)器和所述第二片內(nèi)存儲(chǔ)器中，并將所述第一片內(nèi)存儲(chǔ)器和所述第二片內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)緩存的數(shù)據(jù)，與所述片外存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)拼接后輸出至所述運(yùn)算處理模塊進(jìn)行處理；
[0008]其中，所述片外存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量大于片內(nèi)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量;所述片外存儲(chǔ)器的讀寫速度小于片內(nèi)存儲(chǔ)器的讀寫速度。
[0009]本發(fā)明實(shí)施方式相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，利用內(nèi)部處理器，通過總線bus將海量圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到片外dram中，然后將片外dram中的數(shù)據(jù)，通過總線bus搬移到兩塊片內(nèi)雙端口sram中，再進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。此種設(shè)計(jì)充分發(fā)揮了片內(nèi)與片外存儲(chǔ)器各自的資源優(yōu)勢(shì)，即片內(nèi)sram讀寫數(shù)據(jù)速度快與片外dram數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間大的優(yōu)點(diǎn)，完成了對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行高速讀寫的需求。
[0010]另外，作為一種改進(jìn)，本發(fā)明實(shí)施方式中還可以包含:先入先出FIFO模塊；所述FIFO模塊的一端與所述數(shù)據(jù)緩存控制模塊連接，所述FIFO模塊的另一端經(jīng)總線連接至所述片外存儲(chǔ)器;所述數(shù)據(jù)緩存控制模塊通過所述FIFO模塊和所述總線，與所述片外存儲(chǔ)器連接。
[0011]另外，作為更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述FIFO模塊可與為異步FIFO模塊;所述異步FIFO模塊的讀數(shù)據(jù)通道對(duì)應(yīng)所述片外存儲(chǔ)器，所述異步FIFO模塊的寫數(shù)據(jù)通道對(duì)應(yīng)所述第一片內(nèi)存儲(chǔ)器和所述第二片內(nèi)存儲(chǔ)器。
[0012]利用異步FIFO來完成跨時(shí)鐘域的數(shù)據(jù)傳輸，此種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是:當(dāng)大量數(shù)據(jù)從總線流向數(shù)據(jù)緩存控制模塊時(shí)，如果不使用異步FIFO模塊，數(shù)據(jù)會(huì)全部涌入數(shù)據(jù)緩存控制模塊的輸入端口，可能會(huì)造成輸入端口被堵死。當(dāng)使用了異步FIFO模塊時(shí)，數(shù)據(jù)會(huì)平穩(wěn)流向數(shù)據(jù)緩存控制模塊的輸入端口，起到了蓄峰平谷的作用，減少了耦合，避免片外存儲(chǔ)器和片內(nèi)存儲(chǔ)器相互等待，從而為后續(xù)設(shè)計(jì)提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)。
[0013]另外，所述數(shù)據(jù)緩存控制模塊在將所述片外存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，交替緩存到所述第一片內(nèi)存儲(chǔ)器和所述第二片內(nèi)存儲(chǔ)器時(shí)，在所述第一片內(nèi)存儲(chǔ)器的寫使能有效時(shí)，將所述FIFO模塊中當(dāng)前緩存的首行數(shù)據(jù)，緩存到所述第一片內(nèi)存儲(chǔ)器;在所述第二片內(nèi)存儲(chǔ)器的寫使能有效時(shí)，將所述FIFO模塊中當(dāng)前緩存的首行數(shù)據(jù)，緩存到所述第二片內(nèi)存儲(chǔ)器。通過使用2行片內(nèi)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)，第3行的數(shù)據(jù)提前在異步FIFO中存儲(chǔ)，不但滿足了后續(xù)運(yùn)算處理模塊對(duì)處理數(shù)據(jù)的3行3列的格式要求，而且可以將讀寫空間效率提高1/3(原本片內(nèi)存儲(chǔ)器的緩存需要3行的容量，現(xiàn)在只需要2行的容量，就可以滿足需求)。
[0014]另外，所述第一片內(nèi)存儲(chǔ)器和所述第二片內(nèi)存儲(chǔ)器均為雙端口片內(nèi)存儲(chǔ)器。使得片內(nèi)存儲(chǔ)器可以同時(shí)讀寫，提高了片內(nèi)存儲(chǔ)器的讀寫效率。
[0015]另外，所述第一片內(nèi)存儲(chǔ)器、所述第二片內(nèi)存儲(chǔ)器和所述片外存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)位寬均為64位，地址位寬均為16位，從而提高了數(shù)據(jù)量的吞吐帶寬，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)從容量大、讀寫速度慢的片外存儲(chǔ)器到容量小、讀寫速度快的片內(nèi)存儲(chǔ)器的搬移，完成了在一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘內(nèi)，處理64位數(shù)據(jù)的過程，為后續(xù)算法單元在數(shù)據(jù)量與讀寫速度提供了保障。
[0016]另外，本發(fā)明實(shí)施方式中，還可以包含:幀掃描模塊，用于配置圖像的屬性信息;所述幀掃描模塊與所述數(shù)據(jù)緩存控制模塊連接，所述數(shù)據(jù)緩存控制模塊從所述幀掃描模塊中獲取圖像的屬性信息。讀取或?qū)懭肫鈊ram的圖像數(shù)據(jù)的起始地址，寬度，高度和步長等相關(guān)信息是通過幀掃描模塊提供來實(shí)現(xiàn)的。
[0017]另外，所述數(shù)據(jù)緩存控制模塊還用于將所述運(yùn)算處理模塊處理后的數(shù)據(jù)，寫入所述片外存儲(chǔ)器內(nèi)。
[0018]另外，所述運(yùn)算處理模塊用于對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行膨脹和/或腐蝕處理。
[0019]另外，所述數(shù)據(jù)緩存控制模塊還用于在所述運(yùn)算處理模塊對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行膨脹處理時(shí)，在圖像數(shù)據(jù)的首行前、尾行后分別填充一行全為I的數(shù)據(jù)，在圖像數(shù)據(jù)的首列前、尾列后分別填充一列全為I的數(shù)據(jù);在所述運(yùn)算處理模塊對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行腐蝕處理時(shí)，在圖像數(shù)據(jù)的首行前、尾行后分別填充一行全為O的數(shù)據(jù)，在圖像數(shù)據(jù)的首列前、尾列后分別填充一列全為O的數(shù)據(jù)，確保了圖像數(shù)據(jù)的首行及尾行也能夠?qū)崿F(xiàn)膨脹和/或腐蝕處理。
【附圖說明】
[0020]圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0021]圖2為本發(fā)明實(shí)施方式中的雙端口sram的結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖3為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的數(shù)據(jù)緩存原理圖；
[0023]圖4為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在本發(fā)明各實(shí)施方式中，為了使讀者更好地理解本申請(qǐng)而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，即使沒有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基于以下各實(shí)施方式的種種變化和修改，也可以實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)各權(quán)利要求所要求保護(hù)的技術(shù)方案。
[0025]本發(fā)明第一實(shí)施方式涉及一種數(shù)字圖像處理系統(tǒng)，結(jié)合圖1所示。包含:
[0026]第一片內(nèi)存儲(chǔ)器SramO、第二片內(nèi)存儲(chǔ)器sraml、片外存儲(chǔ)器dram、運(yùn)算處理模塊(111:-618-01:1'1和數(shù)據(jù)緩存控制模塊1；[116-1311；1^-01:1'1;數(shù)據(jù)緩存控制模塊1；[116-1311；1^-01:1'1連接第一片內(nèi)存儲(chǔ)器sramO、第二片內(nèi)存儲(chǔ)器sraml、片外存儲(chǔ)器dram和運(yùn)算處理模塊dlt_ers_ctrl。其中，片外存儲(chǔ)器dram的存儲(chǔ)容量大于片內(nèi)存儲(chǔ)器sramO和sraml的存儲(chǔ)容量;但是片外存儲(chǔ)器dram的讀寫速度小于片內(nèi)存儲(chǔ)器sramO和sraml的讀寫速度。
[0027]所述數(shù)據(jù)緩存控制模塊line-buf-ctrl用于將所述片外存儲(chǔ)器d