基于EDMA的FPGA和DSP间图像传输设计与实现

简介：
本研究探讨了利用EDMA技术在FPGA和DSP之间高效传输图像数据的设计与实现方法，优化了系统性能。 ### 基于EDMA的FPGA与DSP图像传输的设计与实现 #### 一、引言 随着图像处理技术在通信、信息、电子、航天及军事等领域的广泛应用，如何高效稳定地进行图像数据传输成为研究重点之一。本段落介绍了一种基于增强直接内存访问（Enhanced Direct Memory Access, EDMA）的高速且稳定的图像数据传输方法，并特别适用于FPGA与DSP之间的应用。 #### 二、系统架构设计 ##### 2.1 系统结构 本项目中使用的图像传输硬件系统如图1所示，主要包括： - FPGA：采用Ahera公司的Cyclone3系列EP3C80F484C6型号； - 视频解码芯片：Analog Device公司的ADV7183； - LVDS（Low Voltage Differential Signaling）接口：用于传输差分输入的14位数据； - DSP：采用TI公司的TMS320C6416。 该系统可以同时支持模拟视频信号和数字视频信号采集。模拟信号通过ADV7183转换为数字信号，然后经由LVDS接口进入FPGA进行预处理。经过预处理后的图像数据再利用EDMA传输至DSP进一步加工处理。 ##### 2.2 接口电路设计 为了使DSP能够以EDMA方式从FPGA中读取数据，需要在FPGA上配置合适的存储空间并通过外部存储器接口（EMIF）与DSP连接。具体连接示意图如图2所示，在实际应用中主要使用以下信号： - CLK：由DSP提供的同步时钟； - CE：片选信号； - A[19:0]：地址线； - D[63:0]：数据线； - INT：中断信号。 传输机制为FPGA在Quartus II开发平台上将图像数据写入双口RAM，当存储空间满时通过INT信号通知DSP开始读取。在此期间CE有效，FPGA根据CE作为双口RAM的读使能，并利用100MHz的CLK从DSP处获取数据。 ##### 2.3 EDMA传输 TMS320C6000系列DSP中的EDMA控制器负责所有二级高速缓存内存控制器与外设之间的通信。该控制器包括事件和中断处理寄存器、事件编码器、参数RAM及地址生成硬件电路。 **3.1 传输流程** EDMA数据传输有两种方式：CPU初始化的传输或由外部信号触发的自动模式，本系统采用了后者（即通过FPGA发出的INT信号）。图3展示了这一过程的具体步骤。 **3.2 EDMA配置** 当同步事件发生时，EDMA将根据参数RAM中的设置来决定要传输的数据量及其源目的地址。图4展示了这些配置细节。在“选项(OPT)”部分中定义了最小数据单元、源和目标地址的寻址模式等信息，在本系统里最小单位为1字节，使用一维源地址而二维目标地址，并且设定帧同步传输模式。 #### 三、实验验证 通过搭建的实际开发平台实现了上述设计流程。借助TI公司的DSP调试工具CCS恢复接收到的数据并生成图像，从而证实了该方案的有效性和稳定性。 #### 四、结论 本段落提出了一种基于EDMA的FPGA与DSP之间高效稳定的图像数据传输方法，并成功应用于实际项目中。通过研究硬件架构和深入理解EDMA的工作原理，实现了高速且可靠的图像数据交换机制。此方法不仅适用于图像处理领域，在其他需要快速数据传输的应用场合也有广泛前景。未来的研究工作将致力于进一步优化该技术以提高其效率与稳定性。 --- 以上内容详细阐述了基于EDMA的FPGA与DSP之间的图像数据传输方案的设计和实现，涵盖了硬件结构设计、接口电路开发及EDMA配置等方面，并通过实验验证了系统的性能表现。