基于FPGA的視頻處理

很多情況下，拍攝的視頻會有不盡人意的地方，這就需要對視頻進行視頻處理（即幀圖像處理）以達到所期望的效果。視頻處理是一個龐大繁瑣又耗時的工程，尋常視頻處理都是在PC機上采用CPU+GPU的異構計算來進行；FPGA的出現(xiàn)及其高效的并行運算性能，使得CPU+FPGA的異構計算更加適合進行高強度的批處理運算，zynq系列兼具處理系統(tǒng)和可編程邏輯的SoC片上系統(tǒng)也使得使用FPGA進行視頻處理這類運算需求量大的工程時更加得心應手。

進行幀圖像處理設計隨著客戶需求的提高變得越來越復雜，復雜的設計變得越來越難以調試：在何處設置探針，重復進行編譯，放置和布線，查看，重置探針，一遍又一遍。調試中重復過程花費時間過多，很少有時間調試根本原因。

虹科FPGA調試工具--VSTAR

此處我們展示虹科FPGA調試工具在視頻處理設計中進行調試并大幅縮短調試周期的案例。 我們對視頻的幀圖像處理采用復雜程度中等的圖像旋轉算法，期望達到視頻某片段旋轉縮小至消失并鏈接下一視頻片段的效果。 圖像旋轉算法映射到具有300 MHz AXI流和200 MHz AXI總線的Xilinx Kintex-7 FPGA K705開發(fā)板上。

視頻處理流程框圖

在設計中向圖像旋轉算法人為的注入會造成工程出現(xiàn)預期之外的邏輯錯誤，但可以正確通過編譯、布局布線、綜合和仿真。在VSTAR GUI 中打開該設計，注入VSTAR的驗證IP并選定clk時間信號。

根據設計以及調試需要，選擇了三組總線探針進行監(jiān)測，VSTAR會根據選定的探針自動生成設計規(guī)則，當然如果發(fā)現(xiàn)自動設計的規(guī)則不太合適也可以自己手動進行設計規(guī)則的設定。

下載好bit流文件并運行后，VSTAR開始自動檢測所選探針的錯誤情況，如果監(jiān)測到設計規(guī)則之外的，并顯示故障，通過GTKWave上的VCD向用戶顯示。

VSTAR用于圖像旋轉器有效信號的探針設置

VSTAR為圖像旋轉器的有效信號自動生成的規(guī)則之一

由下圖監(jiān)測結果可以看出，正常運轉時，所監(jiān)測的探針信號符合設計規(guī)則，但當達到人為設計的錯誤觸發(fā)條件以后，圖像旋轉器出現(xiàn)信號跳轉錯誤，違背了設計規(guī)則，由于設定錯誤緩存區(qū)為1次，所以此次出現(xiàn)錯誤后會直接結束監(jiān)測，并展示VSTAR IP Status狀態(tài)窗口，顯示具體錯誤描述。

可根據出現(xiàn)錯誤的信號以及錯誤發(fā)生的時間去專向分析產生錯誤的原因，從而大幅縮短調試周期。

監(jiān)測結果

責任編輯：xj

原文標題：虹科VSTAR縮短FPGA視頻處理調試周期

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