DMA在实时图像处理中的应用

值由全局索引寄存器控制。全局索引寄存器含2个控制域，其中高16位为帧索引域（FRAME INDEX），其值为帧间的地址偏移量，也就是传输完1帧后的地址调整量；低16位为数据单元索引域（ELEMENT INDEX），其值的帧内地址偏移量，也就是每传输完1个数据单元的地址调整量。

3 几种典型的DMA操作及其应用

3.1 块移动

块移动能够将1块连续数据块从一个地址传输到另一个地址，通常用于将数据或程序从外部存储器移到内部存储器。这种块移动是最简单、最常见的DMA工作方式。例如，将1块1K连续的32位数据块从外存（0x02000000）移动至内存（0x80000000），如图1所示。
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    相关寄存器的值设置：

Primary control register =0x00000050

Transfer control register =0x00000400

Source control register =0x02000000

Destination control register =0x80000000

其中主控寄存器各控制域设置与意义如下：

DST RELOAD =00 无目标地址重载

SRC RELOAD =00 无源地址重载

EMOD =0

FS =0 无帧同步

TCINT =1 允许中断

PRI =1 DMA优先

WSYNC =00000 无读同步

RSYNC =000 无写同步

RSYNC =00 无写同步

FRAME COUNT =0X000

ELEMENT COUNT =0X0400

INDEX =0 全局计数重载寄存器A

CNT RELOAD =0 全局计数重载寄存器A

SPLIT =00 无分裂地址

ESIZE =00 数据单元4BYTES

DSTDIR =11 索引寄存器方式

SRCDIR =01 地址递增

STATUS =00此位只读

START =00 DMA停止

在主控寄存器的START读中写入01b就可以开始DMA的传输。

3.2 数据重排

往往数据的格式并不符合运算的要求。在这种情况下，可以通过DMA进行数据重新排列，以满足运算的要求。数据重排主要是利用DMA的帧传输方式。数据重排所必需的、最关键的一步是设置全局寄存器，所以，以下讨论的重点就是全局寄存器的设置。

3.2.1 求矩阵转置

图2显示了将一个位于外存16bit的连续数据区，开始地址（0x02000000），数据重排并移至片内存储区，首地址为（0x80000000）前后的排列情况。
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    在数据重排中，主要是正确设置全局索引寄存器。在这里，可以将1帧看作1个数组，那么数据单元就是数组的元素。因此，如果假设共有F×E的矩阵，即有F帧数据，每帧E个数据单元，每个元素为S（Byte），重排为E×F的矩阵。在这种情况下，源地址递增，目标地址根据全局索引寄存器的值进行调整。在帧内相邻的数据单元传输时，目标地址偏移应为F×S，所以传输完1帧后的地址总偏称为（E-1）×F，因此，下一帧的第1个数据单元地址为在当前的地址减去（（E-1）×F-1）×S。也就是说，

*FRAME INDEX应设为-（（E-1）×F-1）×S

*ELEMENT INDEX应设为F×S

在上例中寄存器的设置为：

*FRAME INDEX =-((2-1) ×4-1) ×2=0xFFEE

*ELEMENT INDEX=4×2=8

因此，寄存器设置如下：

Primary control register =0x030001D0

Transfer control register =0x00040002

Source control register =0x02000000

Destination control register =0x80000000

Global index register A =0xFFFA0008

Global count reload A =0x00000002

3.2.2 取图像子图

图像处理中，往往要从图像中抠取一定大小的子图，然后对子图进行处理。对于大型图像，尺寸往往超过了DSP系统的片内存储器的大小，这种抠取的操作成了必不可少的步骤。这可以通过使用全局索引寄存器来完成。例如，从一个8×4的图像中抠取一个2×4的子图，如图3所示，其中每个数据单元为1Byte。
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    可以这样描述：有F1帧数据，每帧数据有E1个数据单元，每个数据单元为S（Byte）；从中抠取部分为F2帧数据，每帧数据E2个数据单元，数据单元为S（Byte）。这种情况下，因为完成数据传输后，目标存储区为连续数据，因此目标地址递增；源地址根据全局索引寄存器的值进行调整。帧内相邻的数据单元传输时，源地址偏移应为S；当读完帧的最后一个数据单元，源地址指针跳过（E1-E2）个数据单元，即帧间的地址调整量为（（E1-E1）+1）×S。这样全局寄存器的设置：

**FRAME INDEX =(（8-4）+1×1=4

*ELEMENT INDEX=1

*FRAME COUNT =2

*ELEMENT INDEX=4

因此，寄存器设置如下：

Primary control register =0x03000270

Transfer control register =0x00020004

Source control register =0x02000000

Destination control register =0x80000000

Global index register A =0x00050001

Global reload register A =0x00000001

结束语

作为实时系统，选取合理有效的核心算法是至关重要的，同时，选择有效的数据传输方法也是不容忽视的。我们在实际工作中发现，在大多数情形下，数据传输所花费时间往往超过数据处理的时间，成为实时图像处理系统中的瓶颈。因此，合理使用DMA提高数据传输效率，是很有实际价值和意义的。

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