赛灵思针对工业影像应用降低处理成本与功耗

2010-03-19 16:40:37来源: EEWORLD

      全球可编程逻辑解决方案领导厂商赛灵思公司(Xilinx, Inc. (NASDAQ: XLNX))在德国纽伦堡召开的 2010 年全球嵌入式展览会(Embedded World 2010)上推出赛灵思 Spartan®-6 FPGA 工业影像目标设计平台,为低成本、低功耗的工业影像系统加速高性能视频处理应用开发。工业设备 OEM 厂商现在就可快速构建并评估具有高清影像分辨率、专用影像传感器接口,以及智能视频和高级影像处理算法的可再编程影像解决方案。

      2009 年,数字 IP 摄像头占全球监控摄像头市场的 11%,这一市场份额到 2013 年预计将增至 25%。 赛灵思的工业影像平台使 OEM 厂商能够充分利用市场机遇,发挥专为视频处理应用而量身定制的完整开发环境的优势,充分满足高分辨率数字视频会议、视频监控以及机器视觉系统等视频处理应用的需求。

      “随着工业影像产品从模拟向数字技术的转变且影像传感器日益专业化,系统架构师必须放眼 ASSP 和 ASIC 以外,寻找灵活性和成本效益更高的可编程平台。”赛灵思工业、科学和医疗市场营销总监 Mark Jensen 指出,“我们的 Spartan-6 FPGA 工业影像平台使工业 OEM 厂商能以更少的投入实现更高的回报,从而不仅能轻松扩展现有系统,同时还能加速开发最新的、业界前沿的差异化视频处理应用,以满足日新月异的产品与市场要求实现灵活的扩展。”

针对工业影像应用而优化

      凭借 Spartan-6 FPGA 工业视频处理套件提供的最新可编程技术和智能设计方法,工业影像目标设计平台使工程师能够集中精力实现产品的差异化与技术创新,而不必为设计基础架构操心劳神。这种专用开发套件是广受青睐的 Spartan-3A FPGA DSP 视频入门套件的第二代产品,不仅能轻松实现增强的特性及功能,而且还能通过低成本、低功耗的 Spartan-6 FPGA 系列产品实现更高的器件密度。

      该款工业视频处理套件与安富利联合开发,实现了全面集成并具有高度的可扩展性,并提供进行“开箱即用”设计工作所需的全部软、硬件。该套件包括带两块基于业界标准 FPGA 夹层卡 (FMC) 规范 的子卡的 Avnet Spartan-6 LX150T FPGA 开发板、视频与影像处理软 IP、ISE® 设计套件系统版本软件以及 4 种目标参考设计。此外,该套件还具备可为实时高清 (HD) 视频流功能提供直接支持的 Omnivision 影像传感器。

      “对工业与监控领域中基于 FPGA 的视频处理感兴趣的开发人员来说,该套件可谓完美的切入点。”安富利电子元件部全球技术市场营销副总裁Jim Beneke 指出,“我们在套件中提供的硬件能够与示例参考设计完美结合,使工程师能够全面探索赛灵思和第三方合作伙伴推出的最新视频 IP。”

多种目标参考设计

      工业 OEM 厂商可充分利用赛灵思 FPGA 和 32 位 MicroBlaze™ 软处理器强大的并行处理能力将系统处理器解放出来,进而实施协处理架构。在 Spartan-6 中嵌入的功耗优化型串行收发器和高速 I/O 使工业 OEM 厂商能使用支持 HD 分辨率、更高的位深以及广泛的动态范围影像的最新影像传应器。通过在同一封装布局中缩放器件尺寸可实现高灵活性的低成本设计平台,从而方便地为 Spartan-6 FPGA 添加与众不同的差异化特性及功能。

      随套件提供的目标参考设计可开箱即用,用于创建能支持即时 HD 摄像头、双摄像头和 DVI 输入源的单芯片摄像头和视频处理模块:

• 摄像头帧缓冲器:可实时处理摄像头捕获的视频流,并缓冲至外部存储器中。设计通过数据缓冲来更改视频帧速率,并利用 MicroBlaze 软处理器对硬件处理模块进行控制;

• DVI 视频处理:当视频流流经系统时对其进行视频数据处理,这不仅为视频处理系统提供了一种最简单的形式,而且还消除了需要采用外接存储器中帧缓冲器的麻烦;

• DVI 视频帧缓冲器:工作的视频管道使用外部存储器作为帧缓冲,并以简单平台作为开发人员的设计工作起点;

• 高性能硬件协同仿真:用原始以太网连接支持多设计迭代,进而加速算法验证。

      结合基础板和 FMC 子卡,目标参考设计可用于立即启动工业影像产品的开发,满足视频监控领域(IP 视频摄像头、网络录像机、视频分析)、机器视觉(智能摄像头、高速影像系统、通信和处理接口)以及视频会议(高清摄像头、视频显示、压缩/传输单元)等的需求。内含的多个示例展示了编译、调试以及分析基于 Spartan-6 FPGA 的工业视频应用特性的最佳实践方法,并介绍了如何进行设计定制以最大限度地实现产品差异化。

可扩展的开发环境

      具备 Spartan-6 LX150T 开发板的 Spartan-6 FPGA 工业视频处理套件能够针对工业影像系统显著简化全帧速率、高清视频处理的设计、评估和集成。基础卡上的 两个 FMC 连接器可用于将双影像传感器 (Dual Image Sensor) 与 DVI 输出 FMC 模块 (AES-FMC-IMAGEOV-G) 和 DVI 输入/输出 FMC 模块 (AES-FMC-DVI-G) 子卡相集成。任何未使用的FMC 连接器都能用于通过定制模块进一步扩展系统。

      这一可扩展的、基于标准的设计方案使硬件设计人员、研发算法开发人员以及软件开发人员能够比采用ASSP 或 ASIC方案时更早地进行视频处理应用的芯片评估、测试、设计和集成。此外,他们还能在整个开发与生产过程中对系统进行升级,从而不仅能够满足不断变化的产品规范要求,而且还可充分受益于最新的影像处理算法、视频分析以及新兴的串行接口技术。

关键字:FPGA  Xilinx  工业控制  影像设计

编辑:冀凯 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2010/0319/article_1039.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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