在可編程邏輯架構(gòu)中可輕松實現(xiàn)用于從圖像傳感器提取信息的圖像處理流水線，此外，可編程邏輯架構(gòu)還可用來為其他異構(gòu)傳感器（例如 RADAR 和 LIDAR）或者同構(gòu)系統(tǒng)中的多種情況實現(xiàn)處理流水線。

當使用 All Programmable Zynq-7000 或 All Programmable UltraScale+? MPSoC 時，處理器存儲器與可編程邏輯之間緊密耦合的架構(gòu)允許應(yīng)用軟件訪問所得到的數(shù)據(jù)集，以便進一步處理和制定決策。獨立傳感器鏈可在可編程邏輯中實現(xiàn)，而且可并行運行，這對于立體視覺等需要同步操作的情況非常有利。

為了加速在可編程邏輯中實現(xiàn)的融合應(yīng)用的交付進程，我們可利用高層次綜合 （HLS） 開發(fā)可直接在可編程邏輯架構(gòu)中實現(xiàn)的算法。

實例架構(gòu)

開發(fā)前面介紹的對象檢測和距離算法，利用 All Programmable SoC 演示同構(gòu)和異構(gòu)方案。盡管兩種方案使用的傳感器類型不用，但這兩種架構(gòu)的最終目標都是將兩個數(shù)據(jù)集放在處理系統(tǒng)的 DDR 內(nèi)存，同時將可編程邏輯架構(gòu)的性能最大化。

實現(xiàn)同構(gòu)對象檢測系統(tǒng)需要使用相同的傳感器類型，這里是 CMOS 成像傳感器。這樣做的優(yōu)勢是只需要開發(fā)一條圖像處理鏈，這個圖像處理鏈可以為兩個圖像傳感器在可編程邏輯架構(gòu)中實例化兩次。

同構(gòu)架構(gòu)實現(xiàn)立體視覺系統(tǒng)的條件之一是要求兩個圖像傳感器同步在可編程邏輯架構(gòu)中并行實現(xiàn)兩個圖像處理鏈并使用具有適當約束的相同時鐘，這樣有助于滿足這一苛刻的要求。

盡管視差計算需要進行密集處理，但兩次實現(xiàn)相同的圖像處理鏈的能力可顯著節(jié)省開發(fā)成本。

上圖給出了同構(gòu)方案的架構(gòu)，其中兩條圖像處理鏈主要基于可用的 IP 模塊。圖像數(shù)據(jù)采用定制的傳感器接口 IP 模塊捕獲，并從并行格式轉(zhuǎn)換為 AXI 流媒體。這樣能實現(xiàn)輕松可擴展的圖像處理鏈;我們可以利用高性能 AXI 互連以及視頻 DMA 將結(jié)果從圖像處理鏈傳送到 PS DDR。

考慮采用不同類型傳感器的異構(gòu)實例， 我們可將上面介紹的圖像傳感器對象檢測架構(gòu)與 RADAR 距離檢測相結(jié)合。對于 RADAR 的實現(xiàn)，我們有兩個選擇：脈沖方案（多普勒）或者連續(xù)波。具體選擇哪種方案取決于最終應(yīng)用要求，不過，這兩種方法大同小異。

RADAR 的架構(gòu)可分成兩部分：信號生成和信號接收。信號生成部分負責生成連續(xù)波信號或者待傳輸?shù)拿}沖信號，無論哪種方案都需要利用信號生成 IP 模塊與高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器進行接口連接。

信號接收部分也需要使用高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器來捕獲接收到的連續(xù)波或脈沖信號。說到信號處理，這兩種方案都需要使用通過可編程邏輯架構(gòu)實現(xiàn)的 FFT 分析方法;同樣，我們可使用 DMA 將得到的數(shù)據(jù)集傳送到 PS DDR。

無論選擇哪種實現(xiàn)架構(gòu)，兩個數(shù)據(jù)集的融合算法都是通過軟件用 PS 來執(zhí)行。另外，這些融合算法對處理帶寬要求較高，實現(xiàn)更高性能的一種方法是使用現(xiàn)有工具集功能，尤其是設(shè)計環(huán)境 SDSoC?。

SDSoC 可利用 Vivado HLS 和連接框架（二者對軟件開發(fā)人員都是透明的）無縫地在處理器與 SoC 可編程邏輯之間傳輸軟件功能。當然，我們可利用高層次綜合為同構(gòu)和異構(gòu)實現(xiàn)方式的處理鏈開發(fā)功能。我們還可進一步擴展，針對所選的實現(xiàn)方案創(chuàng)建定制 SDSoC 平臺，然后借助 SDSoC 功能，利用未占用的邏輯資源進一步加速整個嵌入式視覺系統(tǒng)性能的提升。

結(jié)論

傳感器融合已經(jīng)扎根，同時，嵌入式視覺系統(tǒng)正在迅速增長，傳感器快速推廣和普及。All Programmable FPGA 和 SoC 提供的功能使多種類型的傳感器可并行運行并按要求實現(xiàn)同步;同時，利用 SoC 處理系統(tǒng)或軟核處理器來執(zhí)行數(shù)據(jù)融合和決策活動。

系統(tǒng)和高層次綜合工具（如 SDSoC 和 Vivado HLS），為工程設(shè)計團隊帶來了多種優(yōu)勢，可確保如期進行應(yīng)用開發(fā)。