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本文设计了一种基于MV-05 MCU IP核的单芯片多处理器架构。针对复杂的机器视觉系统中,图像处理要运用到大量算法和不同应用环境需要动态的调整硬件配置的的特点,使用多个MCU并行执行不同任务,以数量的优势弥补MCU性能的不足,并在Xilinx Virtcx-4 FPGA为硬件平台的基础上,动态的调节多MCU的互连结构,用低端微处理器执行高端机器视觉、图像处理等的工作,这是设计拥有自主知识产权的机器视觉应用方案。
本文设计的可重构多处理器在单芯片上集成了四个结构完全相同的子处理器。整个单芯片多处理通过片上仲裁器判决,以中断的方式访问共享数据存储器,交换数据。整个系统指令集与MCS-51系列兼容,从而避免了增加使用的复杂度,而处理运算能力和并行工作能力却都得到了大大的提高。
本文的主要工作和创新点体现在:1.提出并实现了基于MV-05 MCU IP核的单芯片多处理器整体架构设计方案。2.提出了一种基于共享数据存储器中断仲裁器的共享数据存储器访问机制的设计方案,用于解决各子处理器之间数据交换中存在的竞争,实现多处理器之间的数据共享,提高系统工作效率。3.在SCMP架构设计的基础上在,提出了一种动态可重构的多核处理器的设计方案、环境配置、和设计实现,提高了硬件资源的利用率。4.提出了DPR-SCMP基于Xilinx Virtex-4 FPGA验证平台的设计方案;5).提出了一套针对单芯片多处理器架构的验证和测试方案,有效地实现了单芯片多处理器的设计验证。
本文提出的单芯片多处理器的架构及其动态可重构的方法,实现便捷,经仿真证明了其可行性。同时由于MV-05与MCS-51架构的MCU的兼容性,本文的设计思想、设计方法、运用的手段和工具,以及在验证过程中发现的问题和解决方法具有实际的借鉴意义和参考价值。为机器视觉系统的SoC实现提供了具有自主知识产权的SCMP IP核,具有很高的科学研究意义和广泛的市场应用价值。