片上系統構建方法技術方案

一種片上系統構建方法，首先根據實際要完成的功能開發設計相應的運行程序，并對所述程序進行性能評測，接著根據所設計的運行程序初步構建一包括處理器及與相應必要的外圍設備的片上系統，并對所述片上系統進行初步調試，然后再根據性能評測結果在所述片上系統中添加相應加速模塊，并使所述加速模塊通過總線與所述片上系統的處理器進行數據通訊，在驗證了所添加的加速模塊的功能后，將所設計的運行程序載入片上系統中，并對所述片上系統進行整體性能調試及評測，如此可以實現對整個硬件平臺進行優化配置，而在系統中對于特定運算進行硬件加速，可有效提高構建的片上系統的運行速度，同時其具有體積小、功耗低等優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種。
技術介紹
目前，隨著計算機技術的日益普及和人們對安全驗證的廣泛需求，人臉識別技術以其獨 有的不可替代性而得到極大的發展和日益廣泛的應用，已經成為身份驗證的重要手段。人臉 檢測是人臉識別的關鍵技術，由于其運算量大、運算復雜度高，所以人臉檢測大都應用在PC 機與DSP上，算法是基于軟件實現，因此也僅能對代碼進行軟件優化，而無法實現對硬件的 優化，如此極大地制約了人臉識別技術的發展，致使其難以在各類嵌入式設備中快速有效的 運行。因此，如何解決現有技術存在的缺點實已成為本領域技術人員亟待解決的課題。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種，以提高系統的運行速度，降低系統的體 積及功耗。為了達到上述目的，本專利技術提供的包括步驟1)根據實際要完成的功 能開發設計相應的運行程序，并對所述程序進行性能評測，以找出所述程序中耗時超過預設 值的運算部分；2)根據所設計的運行程序初步構建一片上系統，并對所述片上系統進行初步 調試，所述片上系統包括處理器及相應必要的外圍設備；3)根據性能評測結果在所述片上系 統中添加相應加速模塊，并使所述加速模塊通過總線與所述片上系統的處理器進行數據通訊， 其中，所述加速模塊能對所設計的運行程序中耗時超過預設值的運算部分進行輔助處理以提 高片上系統的運行速度；4)驗證所添加的加速模塊的功能以確定其功能的正確性；5)將所 設計的運行程序載入己添加有通過驗證的加速模塊的片上系統中，對所述片上系統對進行整 體性能調試及評測以進一步優化所述片上系統。其中，所述加速模塊可通過快速單向鏈路(FSL)總線與所述片上系統的處理器進行數據 通訊，構建的片上系統可為基于現場可編程門陣列(FPGA)的人臉檢測的系統，所述處理器 可為Microblaze處理器。本專利技術提出的片上系統在構建時通過對運行程序的性能評測以添加相應的加速模塊，可以實現對整個硬件平臺進行優化配置，在系統中對于特定運算進行硬件加速，如此可有效提 高構建的片上系統的運行速度，同時其具有體積小、功耗低等優點。附圖說明圖1為本專利技術的的操作步驟流程圖。圖2為本專利技術的所構建的片上系統結構示意圖。圖3為本專利技術的所構建的片上系統的人臉檢測程序的檢測過程示意圖。具體實施例方式請參閱圖l，本專利技術的主要包括以下步驟-第一步根據實際要完成的功能開發設計相應的運行程序，并對所述程序進行性能評測，以 找出所述程序中耗時超過預設值的運算部分，例如，當需要完成一人臉檢測功能時，開發者 設計一人臉檢測程序，然后由性能評測工具對人臉檢測程序進行算法的功能驗證，同時評測 工具對整個人臉檢測程序進行性能評測，找出算法中較為耗時的運算作為硬件加速的依據， 性能評測工具還會給出人臉檢測程序中各個子函數被調用次數以及運行時間，開發者可以根 據評測結果對函數進行研究，最終確定需要進行硬件加速的運算。第二步根據所設計的運行程序初步構建一片上系統(SoC)，所述片上系統包括處理器及相 應必要的外圍設備，通常在初步建構時包括兩大部分，即處理器配置與外圍設備接口配置兩 部分，在處理器配置階段，可配置的單元包括桶形移位器、浮點運算單元、硬件除法器、 指令與數據緩存器(Cache)等，可以根據開發者對片上系統的要求來進行配置，在外圍設備 配置階段，如果在程序調試過程中用到串口，那么需要選擇串口，在外圍設備接口配置階段， 除了串口，開發者還可根據自己的需要配置其他單元，例如，網絡模塊、外部存儲器模塊， Block Ram模塊等，請參見圖2，整個SoC硬件系統初步構建完成之后，包括一 Microblaze 處理器、在所述Microblaze處理器左側連接的一個快速存取的存儲器(Bram)，兩者通過局 部存儲器總線(Local Memory Bus)連接，所述Bram的大小可以由開發者指定，所述Microblaze 處理器右側連接指令緩存器(I- Cache Bram)與數據緩存器(D-Cache Bram)，對于是否采 用Cache以及Cache大小可以由開發者指定，所述Microblaze處理器與其他一些外圍設備， 例如網口、其他外圍設備，分別連接到片上外圍總線(0PB)總線，對于其他外圍設備，開 發者可以根據自己設計的系統要求來選擇，例如可包括網口 (UART)、存儲器控制器、外部存儲器與串口等，而存儲器控制器可與片外存儲器相連接，由于0PB總線采用仲裁機制，所 以連接外部低速設備，此外，所述Microblaze處理器還可通過數據線(Cache Link)與靜態 隨機存儲器(SRAM)相連接，在對SoC硬件平臺初步構建完成之后，需要對整個平臺與調試 系統進行初步的功能測試，主要方法是編寫一個較為簡單的應用程序，并嘗試在SoC硬件平 臺上運行，在超級終端下觀察輸出結果正確與否，此與現有技術類似，在此不再詳述。第三步根據性能評測結果在所述片上系統中添加相應加速模塊，并使所述加速模塊通過總 線與所述片上系統的處理器進行數據通訊，其中，所述加速模塊能對所設計的運行程序中耗 時超過預設值的運算部分進行輔助處理以提高片上系統的運行速度，請參見圖2，在SoC硬件 系統中添加多個加速模塊作為Microblaze處理器的協處理單元，兩者通過FSL總線連接，在 掛接成功后，加速模塊只是生成了模塊接口而不執行任何功能，所以，需要進行加速模塊的 功能設計，加速模塊的功能包括接收數據、處理數據、發送數據三個基本狀態，對于人臉檢 測系統中的加速模塊，使用FSL總線與Microblaze處理器相連接，FSL實際上是一個深度可 配置的FIF0，每個FSL是單向傳輸，而加速模塊與Microblaze處理器需要進行數據的雙向傳 輸，所以，每個加速模塊通過兩條FSL與Microblaze處理器相連，兩者的數據交互過程可簡 單描述為Microblaze處理器把需要處理的數據依次送入FSL，加速模塊首先接收從 Microblaze處理器傳來的數據，之后進入處理狀態，在數據處理結束后，加速模塊把計算結 果依次送回Microblaze處理器。第四步在對加速模塊設計結束之后，需要首先驗證加速模塊功能的正確性，具體方法為編 寫簡單應用程序，通過Microblaze處理器向加速模塊送入數據，經過處理通過串口觀察模塊 輸出數據，以確定加速模塊功能的正確性。第五步將所設計的運行程序載入已添加有通過驗證的加速模塊的片上系統中，對所述片 上系統對進行整體性能調試及評測以進一步優化所述片上系統，在確認加速模塊功能正確后， 需要在人臉檢測程序中使用加速模塊來完成特定的功能，在這一步不僅需要驗證人臉檢測程 序在使用了加速模塊后的功能正確性，還需要對整個系統的性能進行評估，以確定進一步的 優化方案，請參見圖3，其為人臉檢測程序的檢測過程示意圖，所述片上系統啟動后首先進行 初始化即載入人臉檢測程序，之后加載待檢測圖片與分類器，在對待檢測圖片進行檢測之前， 人臉檢測程序需要對圖片進行預處理，主要包括積分圖的計算，之后進入檢測階段，檢測過 程是通過檢測子窗口對圖片的遍歷來完成的，為適應不同大小的人臉，檢測窗口需要不斷放 大，直至窗口大小達到預設的終止條件后，再最后經過去除人臉重復區域的處理后輸出，由性能評測工具對基于FPGA的人臉檢測片上系統整本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種片上系統構建方法，其特征在于包括步驟：　１）根據實際要完成的功能開發設計相應的運行程序，并對所述程序進行性能評測，以找出所述程序中耗時超過預設值的運算部分；?。玻└鶕O計的運行程序初步構建一片上系統，并對所述片上系統進行初步調試，所述片上系統包括處理器及相應必要的外圍設備；　３）根據性能評測結果在所述片上系統中添加相應加速模塊，并使所述加速模塊通過總線與所述片上系統的處理器進行數據通訊，其中，所述加速模塊能對所設計的運行程序中耗時超過預設值的運算部分進行輔助處理以提高片上系統的運行速度；?。矗炞C所添加的加速模塊的功能以確定其功能的正確性；?。担⑺O計的運行程序載入已添加有通過驗證的加速模塊的片上系統中，并對所述片上系統進行整體性能調試及評測以進一步優化所述片上系統。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫煒，趙峰，張青，
申請(專利權)人：上海銀晨智能識別科技有限公司，
類型：發明
國別省市：31[中國|上海]