DSP對(duì)數(shù)字信號(hào)和數(shù)值算法具有強(qiáng)大的運(yùn)算處理能力，因而在信號(hào)采集與處理中被廣泛應(yīng)用，但其在任務(wù)管理、實(shí)時(shí)控制、人機(jī)交互等方面不占優(yōu)勢(shì)。而ARM微控制器則控制功能強(qiáng)大，可以加載嵌入式操作系統(tǒng)，且能夠提供良好的人機(jī)交互、任務(wù)管理、網(wǎng)絡(luò)通信等方面功能。因此，發(fā)揮DSP和ARM處理器各自的優(yōu)勢(shì)，采用ARM+DSP結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案已成為嵌入式系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)，倍受關(guān)注。通過(guò)嵌入式機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)例，闡述ARM與DSP有機(jī)結(jié)合的設(shè)計(jì)思想，重點(diǎn)研究ARM與DSP之間的數(shù)據(jù)通信。
　　1 嵌入式機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)總體方案
　　采用ARM+DSP結(jié)構(gòu)的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖l所示。以三星公司高性能ARM處理器S3C2440作為主控制器，配置并移植Linux操作系統(tǒng)，同時(shí)以TI公司的DSP芯片TMS320C5402為圖像處理的協(xié)處理器，通過(guò)對(duì)DSP芯片自帶的HPI接口的硬件連接方案和驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)，將二者有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，各自發(fā)揮其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，協(xié)調(diào)配合，完成目標(biāo)采集、處理與視覺(jué)跟蹤。
　　
　　首先由智能攝像機(jī)采集現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像，由ARM控制將數(shù)據(jù)存放在ARM與DSP的公共存儲(chǔ)區(qū)域中，并通知信號(hào)處理模塊DSP調(diào)用各種算法（幀間差分、圖像分割、特征提取、形心計(jì)算等）對(duì)視頻圖像進(jìn)行處理，完成目標(biāo)的識(shí)別與定位，并將結(jié)果信息傳給ARM處理器，由ARM控制步進(jìn)電機(jī)，調(diào)整PTZ攝像機(jī)位姿（水平轉(zhuǎn)動(dòng)P-Pan、垂直轉(zhuǎn)動(dòng)T-Tilt、景深伸縮Z-Zoom），使其對(duì)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)跟蹤。此外，ARM處理器還負(fù)責(zé)多任務(wù)管理、人機(jī)交互及中斷報(bào)警等。
　　作為雙核系統(tǒng)，雙核各自擁有很好的性能，于是主機(jī)ARM與協(xié)處理器DSP之間能否進(jìn)行快速可靠的數(shù)據(jù)交換，直接決定機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。在硬件設(shè)計(jì)方面，采用主機(jī)并行接口HPI實(shí)現(xiàn)主機(jī)ARM與協(xié)處理器DSP之間的硬件直連，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單方便，時(shí)鐘頻率可達(dá)到DSP時(shí)鐘頻率的1／5，能夠支持DSP與主機(jī)之間的高速數(shù)據(jù)傳輸。在軟件設(shè)計(jì)方面，則移植嵌入式Linux操作系統(tǒng)，將HPI看作字符設(shè)備完成了驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)。
　　2 雙機(jī)通信硬件設(shè)計(jì)
　　2．1 HPI接口簡(jiǎn)介
　　主機(jī)接口（HPI）是TI公司C54x系列定點(diǎn)信號(hào)處理器（DSP）內(nèi)部自帶的接口部件，通過(guò)它可以方便地實(shí)現(xiàn)DSP與其他主機(jī)連接。C54x中的主機(jī)接口主要有3種類型：標(biāo)準(zhǔn)8位主機(jī)接口HPI-8，增強(qiáng)8位主機(jī)接口HPI-8，增強(qiáng)16位主機(jī)接口HPI-16。增強(qiáng)型的HPI可以允許主機(jī)訪問(wèn)DSP所有的片上RAM單元，而標(biāo)準(zhǔn)主機(jī)接口只允許訪問(wèn)固定的2 K片上RAM。本文中用到的TMS320C5402擁有增強(qiáng)HPI-16主機(jī)接口。它由以下5部分組成：
　　1）HPI存儲(chǔ)器（DARAM） 傳送主機(jī)與DSP之間的數(shù)據(jù)，在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)能被訪問(wèn)2次，可以用作通用的雙導(dǎo)址數(shù)據(jù)RAM或者程序RAM。
　　2）HPI地址寄存器（HPIA） 只有主機(jī)能對(duì)其進(jìn)行直接訪問(wèn)。該寄存器中存放著當(dāng)前尋址的HPI存儲(chǔ)單元的地址。
　　3）HPI控制寄存器（HPIC） 地址002CH，主機(jī)和DSP都能對(duì)他直接訪問(wèn)，用來(lái)保存HPI操作的控制和狀態(tài)位。
　　4）HPI數(shù)據(jù)鎖存器（HPID） 只有主機(jī)能對(duì)它進(jìn)行直接訪問(wèn)。如果當(dāng)前進(jìn)行的是讀操作，則HPID中存放的是要從HPI存儲(chǔ)器中讀出的數(shù)據(jù)；如果當(dāng)前進(jìn)行寫(xiě)操作，則HPID中存放的是將要寫(xiě)到HPI存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)。
　　5）HPI控制邏輯 處理HPI與主機(jī)之間的接口信號(hào)。