基于ARM和CPLD的无线内窥系统设计

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  4.2 JPEG-LS的移植问题

  本系统使用HP实验室提供的开源JPEG-LS开发包。完整的JPEG-LS开发包支持多种颜色模型,如多平面压缩、逐行或者逐点等压缩方式。本系统考虑到ARM系统资源的限制,只裁减了其中的逐行单文件压缩方式。原始开发包运行在Linux或者Windows平台上,移植过程最主要的工作包括3点。

  ①裁减不必要的功能,如原始开发包中对多图像编码的支持。

  ②针对系统设计移植后的接口,如本模块移植后,只提供以下几个接口:

  jls_global_init,全局初始化函数,计算查询表等,只需要启动时调用一次;

  jls_image_init,每帧图像开始压缩时都要调用一次的初始化;

  jls_encode_one_line,压缩一行图像。

  ③对原开发包中使用的动态内存分配需要移植,解决的方案有2个:

  开发一个简单的内存管理模块;

  手动分配内存。

  考虑到源码包中使用的动态内存不多,系统采用第2种方案。在移植过程中,建议先在PC上分配好一大块内存,然后,给开发包中需要分配的地方手动分配。在PC上调试通过之后,就可以直接在ARM上面使用了。

  5 调试及优化方法

  5.1调试方法

  嵌入式系统的调试是一个很繁琐而复杂的过程。在调试之前划分好模块,可以大大提高调试效率;另外为了调试,还需要添加一些计划项目之外的调试工具。

  本系统的调试工作分为3个部分。

  (1)蓝牙无线链路层调试

  蓝牙无线链路层的调试可以直接借助PC上很多现有的串口工具来实现。

  (2)CMOS摄像头调试

  CMOS摄像头的调试有两个部分:SCCB配置时序、RGB图像数据时序。

  一般的处理器都不带SCCB接口,因此要用处理器的口线模拟SCCB时序。此时的调试一般都是通过示波器观察模拟的时序,看足否符合芯片手册上的要求。为了验证是否正确,一般可先读一个指定的寄存器(这些寄存器都有出厂默认值);然后写一个数据,读取出来验证是否吻合。

  RGB图像数据时序由CPLD产生,此时的调试需要ARM来配合。本系统在调试时,在PC上编写了一个简单的串口接收程序,ARM把SRAM中的图像数据通过串口发送给该PC,PC上的程序把这些原始的RGB数据插值并显示出来,从而可以得知CPLD的时序是否正确。当然,调试时序时,示波器仍然是必不可少的工具。

  (3)JPEG-LS算法调试

  JPEG-LS算法的调试分为两个步骤:PC上的算法验证和目标板上的调试。

  PC上的算法验证使用VC6.O模拟目标板上的运行环境,测试目标板上的各个功能接口。本部分的验证代码可供下载。

  目标板上调试时,还是要借助串口,把压缩的图像和原始图像通过串口发送至PC。Pc上的JPEG-LS解码程序解码压缩图像,然后与原始图像对比,从而找出算法中的错误。

  5.2 优化方法

  为提高图像传输的帧率,本系统主要采用了2种优化方法。

  (1)硬件优化

  硬件优化主要是在CPLD采集数据时,使用双缓冲,使得连续采集下一帧图像和传输上一帧图像可以并行,从而提高系统的吞吐率。

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