隨著信號處理技術的發展，各種信號處理算法的復雜性和計算量飛速增長，同時對整個處理系統的實時性要求也大大提高。在紅外和雷達目標跟蹤領域，雖然不斷出現各種優化后的算法，但其運算量仍然非常驚人，這使傳統的由單DSP構成的處理系統難以負荷，因而對復雜的信號處理算法進行分塊并在硬件系統上采取多DSP并行處理的方法勢在必行。
　　TMS320C64x是TI公司C6000平臺上具有最高性能的定點DSP，具有第二代的超長指令字(VLIW)結構。其內部有8個相互獨立的功能單元，擁有二級程序和數據緩存。對于最新的C64x，其最高工作頻率為1GHz，具有8000MIPS的運算能力。此外，C64x具有豐富的外設資源：16/64位的外部存儲器接口EMIFA/EMIFB，16/32位的HPI接口，3個多通道緩沖串行口(McBSP)等。
　　本文提出了一種以多片TMS320C6414 DSP為信號處理單元，采用EMIF與HPI接口互聯并與McBSP接口互聯構成了松耦合級聯的多DSP并行流水處理平臺，通過與大規模可編程邏輯器件FPGA的配合使用，設計實現了一套具有高實時性、良好的擴展性和多擴展接口等特點的多DSP紅外目標跟蹤系統。
1 系統結構設計與實現
　　紅外目標跟蹤系統主要由預處理模塊" title="處理模塊">處理模塊、圖像處理模塊和圖像輸出模塊構成。此外，系統還需要通過擴展的多路422/485串行接口與其他系統實時通信及人機交互，因此在硬件設計上要兼顧處理實時性和接口靈活性。
　　在硬件結構上，為了減少體積以利于便攜式應用，系統采用多塊大小相同的電路板(70mm×70mm)的松耦合級聯的拓撲結構；在板間連接上，系統采用多塊電路板疊加的塔式結構。這樣，在每塊板上都利用DSP或FPGA構成最小硬件系統，上級模塊可以通過訪問下級模塊的HPI口或內部地址映射空間進行數據通信，從而減少模塊間的耦合且使各自的功能獨立開。系統組成結構如圖1所示。
　　預處理模塊針對由熱像儀輸入的數字圖像信號，采取了FPGA加兩片SDRAM乒乓工作的結構對圖像進行濾波，以抑制圖像的背景和噪聲，然后通過訪問DSP的HPI接口將數據存放在DSP處理模塊1的本地SDRAM。
　　圖像處理模塊是整個紅外目標跟蹤系統的核心，它主要負責在各種工作模式和方式下的目標檢測、跟蹤及人機交互。當收到預處理模塊處理完畢中斷信號，DSP處理模塊1開始進行目標檢測、識別等算法處理，并將處理后的數據通過本地EMIFB口和DSP處理模塊2的HPI口送到DSP處理模塊2的SDRAM，再由DSP2完成目標跟蹤等剩余算法處理，最終將處理完的結果輸出給圖像輸出模塊顯示。整個過程中，當本級模塊在處理當前幀圖像數據時，上級模塊可以同時進行下一幀圖像數據的處理，這樣整個系統就可以實現并行流水處理，從而達到系統的最佳性能。
　　在每一級算法處理結束后，可以通過擴展后的422/485接口將定位或跟蹤結果送出，也可以接收更新的工作參數和狀態命令字等內容。而DSP處理模塊1與DSP處理模塊2之間還可以通過互聯的McBSP口同步系統參數和共享數據結果。
　　圖像輸出模塊采用了與預處理模塊相同的乒乓結構以保證視頻信號的實時輸出。區別在于加入了PAL制模擬視頻信號輸出芯片。
　　如圖1，兩個DSP處理模塊是完全相同的基于C6414構成的處理模塊。這是因為C6414豐富的外設資源使得處理模塊的接口非常靈活，既可以通過HPI接口通信，也可以利用高速的McBSP接口通信，這非常有利于系統的擴展。假定系統當前的算法需要添加一個新的處理模塊，只需要再插入一個新的相同的DSP處理模塊即可，依次類推，系統最終可擴展為如圖2所示的結構。
　　可以看出，每個模塊都利用了SDRAM對圖像幀進行緩存，以保證足夠的存儲空間和運行速度，并且在各模塊間充分利用了并行流水的硬件設計特點，從而使整個系統的運行速度得以提高。

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2 系統工作流程及算法實現
　　本系統主要用于對紅外目標的搜尋、檢測和跟蹤，可以實時地從熱像儀讀入并行的數字圖像信號，對圖像進行實時處理以檢測和跟蹤目標，并將目標的位置和運動信息輸出。此外，系統還可以通過多路422/485串行接口進行實時通信和人機交互，如根據需要配置工作參數和狀態命令等。基于以上要求的系統軟件工作流程如圖3所示。