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【摘要】在电子设计领域中，越来越多的人开始应用DSP与FPGA。本文以多核DSP为处理核心，对FPGA进行配置，共同构建了DSP+FPGA数据处理系统。本系统处理数据快速，能够满足道路信息处理的即时性要求。
【关键词】DSP;FPGA，并行结构
DSP与FPGA相结合的结构设计在信息工程、检测技术和通讯技术领域应用越来越广泛。对于简单的数据处理系统，我们可以采取FPGA获取数据后，直接将数据打包发给DSP，由DSP对数据进行综合处理。然而，对于像车辆道路信息采集与处理这样信息量大的系统来说就不合适了，这里需要DSP与FPGA同时发挥各自的信息处理能力，提高运算速度。下面以车辆道路信息采集为例，进行DSP与FPGA的通讯方案设计。
一、硬件电路设计
信息采集部分，首先采用高速A/D转换模块AD7356。它是双通道型，可以实现两路同时转换，采样速度可达到5M，电源电压为2.5V。FPGA芯片在配置时选取被动并行配置方式，由DSP充当整个电路的配置核心。而要提高整个系统的运行速度，并行的双核或多核模式才是提高速度的根本。可采用XC4VSX25为处理器，它含有多个DSP芯片。
图1
从图1所示看，整个系统由高速A/D转换模块，具有发送、接收、校验功能的FPGA模块和起到微处理器作用的XC4VSX25模块构成。
二、数据处理设计
由于车辆道路信息量大，AD7356全负荷运转，FPGA模块所含的RAM要足够多、足够大，其中两个RAM模块与双通道的AD7356进行数据交换，其他的RAM对应每一个DSP的每一个地址段。DSP需要与FPGA进行数据交换，数据由DSP进行处理。由于车辆道路信息的复杂性，可采用在数据处理前由FPGA进行预处理。根据HDLC协议对数据进行转换处理;根据接收信号的不同，分为通信信号、控制信号、采集信号，根据协议进行解码，再将数据存入相应的RAM中。DSP将进行道路信息的识别和定位计算，其中道路信息的识别计算通过阈值理论进行道路分割，利用Hough变换进行道路线检测，利用灰度值变化进行障碍物标定来完成。定位计算通过物体成像关系计算出障碍物大小、运行速度、与本车车距、相遇时间等等，运算量更大。采取并行结构n核运算，可以提高运算速度接近n倍。
图2
三、与已有系统的比较
1.利用FPGA进行数据转换、解码和分类工作，与只是起到接收、传送数据作用的FPGA系统相比，大大提高了FPGA的利用率，最大化的提高了系统的工作效率，节省了DSP的运算空间。
2.多核DSP并行处理与单核的DSP串行处理，运行速度相差巨大，真正满足了复杂信息处理速度的要求。由于道路信息复杂，用到的算法公式较多，要能及时的处理采集数据信息，处理数据的速度必须是采集数据速度的上千倍，而AD7356采集速度为5M/s，单核串行DSP难以实现即时运算，延迟现象严重，而且单核运行每完成一次相关公式运算，都要进行一次数据提取、处理和存储的过程;多核运算速度是处理速度与并行数成正比，可有效减少系统对每个DSP运算速度的要求。
表1
系统结构 运算结果
串行结构 9.5s
并型结构（FPGA仅接受传送数据） 2.5s
并型结构（FPGA数据预处理） 2.3s
四、结束语
本文以多核DSP为处理核心，对FPGA进行配置，共同构建了DSP+FPGA数据处理系统。本系统处理数据快速，能够满足道路信息处理的即时性要求。通过比较可以看出，并型结构运算速度几乎正比于DSP数目的，而FPGA数据预处理同样可以提高运算速度，如何在增加DSP数目上和FPGA开发上做到平衡，将是进一步研究的对象。
基金項目：本文为烟台汽车工程职业学院院级课题（编号：2014YTQK02）。
【关键词】DSP;FPGA，并行结构
DSP与FPGA相结合的结构设计在信息工程、检测技术和通讯技术领域应用越来越广泛。对于简单的数据处理系统，我们可以采取FPGA获取数据后，直接将数据打包发给DSP，由DSP对数据进行综合处理。然而，对于像车辆道路信息采集与处理这样信息量大的系统来说就不合适了，这里需要DSP与FPGA同时发挥各自的信息处理能力，提高运算速度。下面以车辆道路信息采集为例，进行DSP与FPGA的通讯方案设计。
一、硬件电路设计
信息采集部分，首先采用高速A/D转换模块AD7356。它是双通道型，可以实现两路同时转换，采样速度可达到5M，电源电压为2.5V。FPGA芯片在配置时选取被动并行配置方式，由DSP充当整个电路的配置核心。而要提高整个系统的运行速度，并行的双核或多核模式才是提高速度的根本。可采用XC4VSX25为处理器，它含有多个DSP芯片。
图1
从图1所示看，整个系统由高速A/D转换模块，具有发送、接收、校验功能的FPGA模块和起到微处理器作用的XC4VSX25模块构成。
二、数据处理设计
由于车辆道路信息量大，AD7356全负荷运转，FPGA模块所含的RAM要足够多、足够大，其中两个RAM模块与双通道的AD7356进行数据交换，其他的RAM对应每一个DSP的每一个地址段。DSP需要与FPGA进行数据交换，数据由DSP进行处理。由于车辆道路信息的复杂性，可采用在数据处理前由FPGA进行预处理。根据HDLC协议对数据进行转换处理;根据接收信号的不同，分为通信信号、控制信号、采集信号，根据协议进行解码，再将数据存入相应的RAM中。DSP将进行道路信息的识别和定位计算，其中道路信息的识别计算通过阈值理论进行道路分割，利用Hough变换进行道路线检测，利用灰度值变化进行障碍物标定来完成。定位计算通过物体成像关系计算出障碍物大小、运行速度、与本车车距、相遇时间等等，运算量更大。采取并行结构n核运算，可以提高运算速度接近n倍。
图2
三、与已有系统的比较
1.利用FPGA进行数据转换、解码和分类工作，与只是起到接收、传送数据作用的FPGA系统相比，大大提高了FPGA的利用率，最大化的提高了系统的工作效率，节省了DSP的运算空间。
2.多核DSP并行处理与单核的DSP串行处理，运行速度相差巨大，真正满足了复杂信息处理速度的要求。由于道路信息复杂，用到的算法公式较多，要能及时的处理采集数据信息，处理数据的速度必须是采集数据速度的上千倍，而AD7356采集速度为5M/s，单核串行DSP难以实现即时运算，延迟现象严重，而且单核运行每完成一次相关公式运算，都要进行一次数据提取、处理和存储的过程;多核运算速度是处理速度与并行数成正比，可有效减少系统对每个DSP运算速度的要求。
表1
系统结构 运算结果
串行结构 9.5s
并型结构（FPGA仅接受传送数据） 2.5s
并型结构（FPGA数据预处理） 2.3s
四、结束语
本文以多核DSP为处理核心，对FPGA进行配置，共同构建了DSP+FPGA数据处理系统。本系统处理数据快速，能够满足道路信息处理的即时性要求。通过比较可以看出，并型结构运算速度几乎正比于DSP数目的，而FPGA数据预处理同样可以提高运算速度，如何在增加DSP数目上和FPGA开发上做到平衡，将是进一步研究的对象。
基金項目：本文为烟台汽车工程职业学院院级课题（编号：2014YTQK02）。