應(yīng)用于dsp的直方圖統(tǒng)計的實現(xiàn)裝置和方法
【專利摘要】一種應(yīng)用于DSP的直方圖統(tǒng)計的實現(xiàn)裝置，包括：查找表模塊、讀控制模塊、寫控制模塊、查找表相關(guān)模塊、寄存器組，讀控制模塊和查找表相關(guān)模塊在取指極，查找表模塊在執(zhí)行級，寫控制模塊在返回級，查找表模塊由4個SRAM組成；讀控制模塊產(chǎn)生讀查找表模塊的地址、使能和片選信號；寫控制模塊用于加法運算和產(chǎn)生寫查找表模塊的地址、數(shù)據(jù)、使能和片選信號；查找表相關(guān)模塊產(chǎn)生寫操作和讀操作的相關(guān)標(biāo)志；寄存器組，對控制信號和數(shù)據(jù)寄存，以及流水線停頓。本發(fā)明還提供一種應(yīng)用于DSP的直方圖統(tǒng)計的實現(xiàn)方法。發(fā)明的優(yōu)點在于：用戶可以根據(jù)溢出標(biāo)志對像素數(shù)的位寬任意擴展，滿足多種需求，采用流水線結(jié)構(gòu)，執(zhí)行效率提高。
【專利說明】應(yīng)用于DSP的直方圖統(tǒng)計的實現(xiàn)裝置和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氣圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種圖像處理中用到的直方圖統(tǒng)計的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]直方圖統(tǒng)計是圖像處理的重要組成部分，快速高效的進行直方圖統(tǒng)計是做好圖像處理的基礎(chǔ)，目前現(xiàn)有的實現(xiàn)直方圖統(tǒng)計的方法有兩種:一種是用軟件實現(xiàn)，另一種是用硬件實現(xiàn)。目前的硬件實現(xiàn)電路一般有RAM、加法器、地址寄存器等組成，RAM—般是256深度。
[0003]在《電視技術(shù)》第36卷第7期(總第382期)《基于FPGA的實時直方圖統(tǒng)計設(shè)計》論文中，直方圖統(tǒng)計即用硬件實現(xiàn)的，有RAM、地址產(chǎn)生、控制和加法器組成。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題有兩點:
[0005]一，加法器中沒有溢出標(biāo)志，如果位寬不夠無法進行擴展；
[0006]二，現(xiàn)有設(shè)計中沒有流水概念，效率低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的所要解決的技術(shù)問題之一在于提供一種既可以進行擴展又可以提高工作效率的應(yīng)用于DSP的直方圖統(tǒng)計的實現(xiàn)裝置。
[0008]本發(fā)明的所要解決的技術(shù)問題之二在于提供一種既可以進行擴展又可以提高工作效率的應(yīng)用于DSP的直方圖統(tǒng)計的實現(xiàn)方法。
[0009]本發(fā)明采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題的:一種應(yīng)用于DSP的直方圖統(tǒng)計的實現(xiàn)裝置，包括:查找表模塊、讀控制模塊、寫控制模塊、查找表相關(guān)模塊、寄存器組，所述實現(xiàn)裝置共分三級，讀控制模塊和查找表相關(guān)模塊在取指極(AC級)、查找表模塊在執(zhí)行級(EX級)、寫控制模塊在返回級(WB級)；
[0010]查找表模塊，支持32位、16位、8位讀寫，查找表模塊由4個SRAM組成，每個SRAM位寬8位，深度IK位，由于每個SRAM只有8位寬，16位、32讀寫由多個SRAM拼接而成，SRAM深度為1K，將IK分為4個256位，即4塊用η表示，這樣可以減少相關(guān)，提高SRAM讀寫效率；
[0011]讀控制模塊，用于產(chǎn)生讀查找表模塊的地址、使能和片選信號；
[0012]寫控制模塊，包括加法器和寫地址產(chǎn)生單元，用于加法運算和產(chǎn)生寫查找表模塊的地址、數(shù)據(jù)、使能和片選信號；
[0013]查找表相關(guān)模塊，包括讀查找表標(biāo)志產(chǎn)生單兀、寫查找表標(biāo)志產(chǎn)生單兀、比較器，當(dāng)?shù)谝还?jié)拍出現(xiàn)寫操作，第二節(jié)拍出現(xiàn)對同一塊SRAM讀操作時，查找表相關(guān)模塊會產(chǎn)生相關(guān)標(biāo)志，流水線需要停頓2個節(jié)拍；
[0014]寄存器組，寄存器組分為2組寄存器，取指級寄存器和執(zhí)行級寄存器，作用是對控制信號和數(shù)據(jù)寄存，以及流水線停頓。
[0015]進一步的，所述應(yīng)用于DSP的直方圖統(tǒng)計的實現(xiàn)裝置的工作步驟如下:
[0016]第一步:讀控制模塊根據(jù)指令功能產(chǎn)生查找表模塊的讀地址、使能和片選信號，查找表相關(guān)模塊根據(jù)控制信號產(chǎn)生讀查找表標(biāo)志和寫查找表標(biāo)志，通過內(nèi)部的比較器產(chǎn)生相關(guān)標(biāo)志；
[0017]第二步:讀控制模塊產(chǎn)生的讀地址、使能和片選信號進入取指級寄存器，當(dāng)相關(guān)標(biāo)志有效時，寄存器停頓，否則控制信號寄存一級，取指級寄存器輸出寄存之后的讀地址、使能和片選信號；
[0018]第三步:查找表模塊共有4個SRAM，每個SRAM模型根據(jù)取指級寄存器送來的讀地址、使能和片選信號，輸出4個8位寬數(shù)據(jù)；
[0019]第四步:4個8位寬數(shù)據(jù)進入執(zhí)行級寄存器，當(dāng)相關(guān)標(biāo)志有效時，寄存器停頓，否則控制信號寄存一級，執(zhí)行級寄存器輸出4個8位寬數(shù)據(jù)；
[0020]第五步:寫控制模塊根據(jù)具體指令是8位、16位、32位操作和查找表模塊讀出的數(shù)據(jù)進行拼接和加法，得到最終結(jié)果輸出，加法器對執(zhí)行級寄存器輸出的數(shù)據(jù)進行拼接、加法等操作，當(dāng)數(shù)據(jù)為8位寬時，分別對執(zhí)行級寄存器輸出的數(shù)據(jù)進行加I操作，送給寫地址產(chǎn)生單元，當(dāng)數(shù)據(jù)為16位寬時，將執(zhí)行級寄存器輸出的數(shù)據(jù)拼接成2個16位數(shù)據(jù)，然后分別進行加I操作，送給寫地址產(chǎn)生單元，當(dāng)數(shù)據(jù)為32位寬時，將執(zhí)行級寄存器輸出的數(shù)據(jù)拼接成I個32位數(shù)據(jù)，然后進行加I操作，送給寫地址產(chǎn)生單元，最終加法器產(chǎn)生讀查找表數(shù)據(jù)和溢出標(biāo)志，寫地址產(chǎn)生單元輸出寫查找表的地址、數(shù)據(jù)、使能和片選信號；
[0021]第六步:寫查找表的地址、數(shù)據(jù)、使能和片選信號送給查找表模塊，查找表模塊將寫查找表的數(shù)據(jù)寫到對應(yīng)的寫查找表的地址中。
[0022]本發(fā)明還提供了所述應(yīng)用于DSP的直方圖統(tǒng)計的實現(xiàn)方法，包括下述步驟:
[0023]第一步:讀控制模塊根據(jù)指令功能產(chǎn)生查找表模塊的讀地址、使能和片選信號，查找表相關(guān)模塊根據(jù)控制信號產(chǎn)生讀查找表標(biāo)志和寫查找表標(biāo)志，通過內(nèi)部的比較器產(chǎn)生相關(guān)標(biāo)志；
[0024]第二步:讀控制模塊產(chǎn)生的讀地址、使能和片選信號進入取指級寄存器，當(dāng)相關(guān)標(biāo)志有效時，寄存器停頓，否則控制信號寄存一級，取指級寄存器輸出寄存之后的讀地址、使能和片選信號；
[0025]第三步:查找表模塊共有4個SRAM，每個SRAM模型根據(jù)取指級寄存器送來的讀地址、使能和片選信號，輸出4個8位寬數(shù)據(jù)；
[0026]第四步:4個8位寬數(shù)據(jù)進入執(zhí)行級寄存器，當(dāng)相關(guān)標(biāo)志有效時，寄存器停頓，否則控制信號寄存一級，執(zhí)行級寄存器輸出4個8位寬數(shù)據(jù)；
[0027]第五步:寫控制模塊根據(jù)具體指令是8位、16位、32位操作和查找表模塊讀出的數(shù)據(jù)進行拼接和加法，得到最終結(jié)果輸出，寫控制模塊內(nèi)部的加法器對執(zhí)行級寄存器輸出的數(shù)據(jù)進行拼接、加法等操作，當(dāng)數(shù)據(jù)為8位寬時，分別對執(zhí)行級寄存器輸出的數(shù)據(jù)進行加I操作，送給控制模塊內(nèi)部的寫地址產(chǎn)生單元，當(dāng)數(shù)據(jù)為16位寬時，將執(zhí)行級寄存器輸出的數(shù)據(jù)拼接成2個16位數(shù)據(jù)，然后分別進行加I操作，送給寫地址產(chǎn)生單元，當(dāng)數(shù)據(jù)為32位寬時，將執(zhí)行級寄存器輸出的數(shù)據(jù)拼接成I個32位數(shù)據(jù)，然后進行加I操作，送給寫地址產(chǎn)生單元，最終加法器產(chǎn)生讀查找表數(shù)據(jù)和溢出標(biāo)志，寫地址產(chǎn)生單元輸出寫查找表的地址、數(shù)據(jù)、使能和片選信號；
[0028]第六步:寫查找表的地址、數(shù)據(jù)、使能和片選信號送給查找表模塊，查找表模塊將寫查找表的數(shù)據(jù)寫到對應(yīng)的寫查找表的地址中。
[0029]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0030]1、現(xiàn)有技術(shù)中，加法器中沒有溢出標(biāo)志，如果位寬不夠無法進行擴展；本發(fā)明中，直方圖統(tǒng)計可以同時進行4個8位數(shù)據(jù)的讀，寫和加I操作，或者2個16位數(shù)據(jù)的讀，寫和加I操作，或者I個32位數(shù)據(jù)的讀，寫和加I操作。在加法器中，增加溢出標(biāo)志，比如當(dāng)32位數(shù)據(jù)加I溢出，寫控制會產(chǎn)生溢出標(biāo)志502，用戶可以根據(jù)溢出標(biāo)志對像素數(shù)的位寬任意擴展，滿足多種需求。
[0031]2、現(xiàn)有設(shè)計中沒有流水概念，效率低。在直方圖統(tǒng)計硬件中加入流水，分別為取指級、執(zhí)行級和返回級，可以提高工作效率。經(jīng)過DSP驗證，采用流水線結(jié)構(gòu)的直方圖統(tǒng)計，執(zhí)行效率可以提聞50%。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1為本發(fā)明一種應(yīng)用于DSP的直方圖統(tǒng)計的實現(xiàn)裝置的組成原理框圖。
[0033]圖2為本發(fā)明中的寫控制模塊的組成原理框圖。
[0034]圖3為本發(fā)明中的查找表相關(guān)模塊的組成原理框圖。

【具體實施方式】
[0035]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細的描述。
[0036]請參閱圖1所示，本發(fā)明一種應(yīng)用于DSP的直方圖統(tǒng)計的實現(xiàn)裝置，包括:查找表模塊、讀控制模塊、寫控制模塊、查找表相關(guān)模塊、寄存器組，所述實現(xiàn)裝置共分三級，讀控制模塊和查找表相關(guān)模塊在取指極(AC級)、查找表模塊在執(zhí)行級(EX級)、寫控制模塊在返回級(WB級)。
[0037]查找表模塊，支持32位、16位、8位讀寫，查找表模塊由4個SRAM組成，每個SRAM位寬8位，深度IK位，由于每個SRAM只有8位寬，16位、32讀寫由多個SRAM拼接而成，SRAM深度為1K，將IK分為4個256位，即4塊用η表示，η是一個變量，其范圍是O?3，每一次只能讀寫4塊中一塊256位SRAM，η只是表示每次讀寫的塊數(shù)，也可以用其它變量表示，這樣可以減少相關(guān)，提聞SRAM讀與效率。
[0038]讀控制模塊，用于產(chǎn)生讀查找表模塊的地址、使能和片選信號。
[0039]參閱圖2所示，寫控制模塊，包括加法器和寫地址產(chǎn)生單元，用于加法運算和產(chǎn)生寫查找表模塊的地址、數(shù)據(jù)、使能和片選信號。
[0040]參閱圖3所示，查找表相關(guān)模塊，包括讀查找表標(biāo)志產(chǎn)生單元、寫查找表標(biāo)志產(chǎn)生單元、比較器，當(dāng)?shù)谝还?jié)拍出現(xiàn)寫操作，第二節(jié)拍出現(xiàn)對同一塊SRAM讀操作時，查找表相關(guān)模塊會產(chǎn)生相關(guān)標(biāo)志，流水線需要停頓2個節(jié)拍。
[0041]寄存器組，寄存器組分為2組寄存器，取指級寄存器和執(zhí)行級寄存器，作用是對控制信號和數(shù)據(jù)寄存，以及流水線停頓。
[0042]所述應(yīng)用于DSP的直方圖統(tǒng)計的實現(xiàn)裝置的工作步驟如下:
[0043]第一步:讀控制模塊根據(jù)指令功能產(chǎn)生查找表模塊的讀地址101、使能102和片選信號103，如圖1所示。地址是8位寬，數(shù)據(jù)支持8位、16位、32位，每個查找表模塊可能是不同的地址。當(dāng)數(shù)據(jù)是8位時，需產(chǎn)生四組讀地址，分別送給4個SRAM，可以同時對四個地址進行讀操作。查找表相關(guān)模塊根據(jù)控制信號產(chǎn)生讀查找表標(biāo)志和寫查找表標(biāo)志，通過內(nèi)部的比較器產(chǎn)生相關(guān)標(biāo)志104，如圖3所示；
[0044]第二步:讀控制模塊產(chǎn)生讀地址101、使能102和片選信號103進入取指級寄存器，當(dāng)相關(guān)標(biāo)志104有效時，寄存器停頓，否則控制信號寄存一級，取指級寄存器輸出寄存之后的讀地址201、使能202和片選信號203 ；
[0045]第三步:查找表模塊共有4個SRAM，每4個組成一塊，用η表示。因為多功能查找表實現(xiàn)一共分三級，讀和寫不在同一級流水，會出現(xiàn)相關(guān)性，為了減少相關(guān)性，查找表模塊共分為4塊SRAM，用η表示，SRAM模型是雙端口模型，讀寫分開。每個SRAM模型根據(jù)取指級寄存器送來的讀地址201、使能202和片選信號203，輸出4個8位寬數(shù)據(jù)301、302、303和 304 ；
[0046]第四步:4個8位寬數(shù)據(jù)301、302、303和304進入執(zhí)行級寄存器，當(dāng)相關(guān)標(biāo)志104有效時，寄存器停頓，否則控制信號寄存一級，執(zhí)行級寄存器輸出4個8位寬數(shù)據(jù)401、402、403 和 404 ；
[0047]第五步:寫控制模塊根據(jù)具體指令是8位、16位、32位操作和查找表模塊讀出的數(shù)據(jù)進行拼接和加法，得到最終結(jié)果輸出，如圖2所示，加法器對執(zhí)行級寄存器輸出的數(shù)據(jù)401、402、403和404進行拼接、加法等操作，當(dāng)數(shù)據(jù)為8位寬時，分別對執(zhí)行級寄存器輸出的數(shù)據(jù)401、402、403和404進行加I操作，送給寫地址產(chǎn)生單元，當(dāng)數(shù)據(jù)為16位寬時，將執(zhí)行級寄存器輸出的數(shù)據(jù)401、402、403和404拼接成2個16位數(shù)據(jù)，然后分別進行加I操作，送給寫地址產(chǎn)生單元，當(dāng)數(shù)據(jù)為32位寬時，將執(zhí)行級寄存器輸出的數(shù)據(jù)401、402、403和404拼接成I個32位數(shù)據(jù)，然后進行加I操作，送給寫地址產(chǎn)生單元，最終加法器產(chǎn)生讀查找表數(shù)據(jù)501和溢出標(biāo)志502，寫地址產(chǎn)生單元輸出寫查找表的地址503、數(shù)據(jù)504、使能505和片選信號506 ；
[0048]第六步:寫查找表的地址503、數(shù)據(jù)504、使能505和片選信號506送給查找表模塊，查找表模塊將寫查找表的數(shù)據(jù)504寫到對應(yīng)的寫查找表的地址503中。
[0049]以上所述僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明創(chuàng)造，凡在本發(fā)明創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用于03？的直方圖統(tǒng)計的實現(xiàn)裝置，其特征在于:包括:查找表模塊、讀控制模塊、寫控制模塊、查找表相關(guān)模塊、寄存器組，所述實現(xiàn)裝置共分三級，讀控制模塊和查找表相關(guān)模塊在取指極，查找表模塊在執(zhí)行級，寫控制模塊在返回級； 查找表模塊，支持32位、16位、8位讀寫，查找表模塊由4個3狀1組成，每個3狀1位寬8位，深度IX位； 讀控制模塊，用于產(chǎn)生讀查找表模塊的地址、使能和片選信號； 寫控制模塊，包括加法器和寫地址產(chǎn)生單元，用于加法運算和產(chǎn)生寫查找表模塊的地址、數(shù)據(jù)、使能和片選信號； 查找表相關(guān)模塊，包括讀查找表標(biāo)志產(chǎn)生單元、寫查找表標(biāo)志產(chǎn)生單元、比較器，當(dāng)?shù)谝还?jié)拍出現(xiàn)寫操作，第二節(jié)拍出現(xiàn)對同一塊3狀1讀操作時，查找表相關(guān)模塊會產(chǎn)生相關(guān)標(biāo)志，流水線需要停頓2個節(jié)拍； 寄存器組，寄存器組分為2組寄存器，取指級寄存器和執(zhí)行級寄存器，作用是對控制信號和數(shù)據(jù)寄存，以及流水線停頓。
2.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于03？的直方圖統(tǒng)計的實現(xiàn)裝置，其特征在于:所述應(yīng)用于03？的直方圖統(tǒng)計的實現(xiàn)裝置的工作步驟如下: 第一步:讀控制模塊根據(jù)指令功能產(chǎn)生查找表模塊的讀地址、使能和片選信號，查找表相關(guān)模塊根據(jù)控制信號產(chǎn)生讀查找表標(biāo)志和寫查找表標(biāo)志，通過內(nèi)部的比較器產(chǎn)生相關(guān)標(biāo)志； 第二步:讀控制模塊產(chǎn)生的讀地址、使能和片選信號進入取指級寄存器，當(dāng)相關(guān)標(biāo)志有效時，寄存器停頓，否則控制信號寄存一級，取指級寄存器輸出寄存之后的讀地址、使能和片選信號； 第三步:查找表模塊共有4個5麵’每個3狀1模型根據(jù)取指級寄存器送來的讀地址、使能和片選信號，輸出4個8位寬數(shù)據(jù)； 第四步:4個8位寬數(shù)據(jù)進入執(zhí)行級寄存器，當(dāng)相關(guān)標(biāo)志有效時，寄存器停頓，否則控制信號寄存一級，執(zhí)行級寄存器輸出4個8位寬數(shù)據(jù)； 第五步:寫控制模塊根據(jù)具體指令是8位、16位、32位操作和查找表模塊讀出的數(shù)據(jù)進行拼接和加法，得到最終結(jié)果輸出，加法器對執(zhí)行級寄存器輸出的數(shù)據(jù)進行拼接、加法等操作，當(dāng)數(shù)據(jù)為8位寬時，分別對執(zhí)行級寄存器輸出的數(shù)據(jù)進行加1操作，送給寫地址產(chǎn)生單元，當(dāng)數(shù)據(jù)為16位寬時，將執(zhí)行級寄存器輸出的數(shù)據(jù)拼接成2個16位數(shù)據(jù)，然后分別進行加1操作，送給寫地址產(chǎn)生單元，當(dāng)數(shù)據(jù)為32位寬時，將執(zhí)行級寄存器輸出的數(shù)據(jù)拼接成1個32位數(shù)據(jù)，然后進行加1操作，送給寫地址產(chǎn)生單元，最終加法器產(chǎn)生讀查找表數(shù)據(jù)和溢出標(biāo)志，寫地址產(chǎn)生單元輸出寫查找表的地址、數(shù)據(jù)、使能和片選信號； 第六步:寫查找表的地址、數(shù)據(jù)、使能和片選信號送給查找表模塊，查找表模塊將寫查找表的數(shù)據(jù)寫到對應(yīng)的寫查找表的地址中。
3.一種應(yīng)用于03？的直方圖統(tǒng)計的實現(xiàn)方法，其特征在于:包括下述步驟: 第一步:讀控制模塊根據(jù)指令功能產(chǎn)生查找表模塊的讀地址、使能和片選信號，查找表相關(guān)模塊根據(jù)控制信號產(chǎn)生讀查找表標(biāo)志和寫查找表標(biāo)志，通過內(nèi)部的比較器產(chǎn)生相關(guān)標(biāo)志； 第二步:讀控制模塊產(chǎn)生的讀地址、使能和片選信號進入取指級寄存器，當(dāng)相關(guān)標(biāo)志有效時，寄存器停頓，否則控制信號寄存一級，取指級寄存器輸出寄存之后的讀地址、使能和片選信號； 第三步:查找表模塊共有4個5麵’每個3狀1模型根據(jù)取指級寄存器送來的讀地址、使能和片選信號，輸出4個8位寬數(shù)據(jù)； 第四步:4個8位寬數(shù)據(jù)進入執(zhí)行級寄存器，當(dāng)相關(guān)標(biāo)志有效時，寄存器停頓，否則控制信號寄存一級，執(zhí)行級寄存器輸出4個8位寬數(shù)據(jù)； 第五步:寫控制模塊根據(jù)具體指令是8位、16位、32位操作和查找表模塊讀出的數(shù)據(jù)進行拼接和加法，得到最終結(jié)果輸出，寫控制模塊內(nèi)部的加法器對執(zhí)行級寄存器輸出的數(shù)據(jù)進行拼接、加法等操作，當(dāng)數(shù)據(jù)為8位寬時，分別對執(zhí)行級寄存器輸出的數(shù)據(jù)進行加1操作，送給控制模塊內(nèi)部的寫地址產(chǎn)生單元，當(dāng)數(shù)據(jù)為16位寬時，將執(zhí)行級寄存器輸出的數(shù)據(jù)拼接成2個16位數(shù)據(jù)，然后分別進行加1操作，送給寫地址產(chǎn)生單元，當(dāng)數(shù)據(jù)為32位寬時，將執(zhí)行級寄存器輸出的數(shù)據(jù)拼接成1個32位數(shù)據(jù)，然后進行加1操作，送給寫地址產(chǎn)生單元，最終加法器產(chǎn)生讀查找表數(shù)據(jù)和溢出標(biāo)志，寫地址產(chǎn)生單元輸出寫查找表的地址、數(shù)據(jù)、使能和片選信號； 第六步:寫查找表的地址、數(shù)據(jù)、使能和片選信號送給查找表模塊，查找表模塊將寫查找表的數(shù)據(jù)寫到對應(yīng)的寫查找表的地址中。
【文檔編號】G06T7/00GK104361587SQ201410614591
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】馬強, 王媛, 周樂, 孫立宏, 宋何娟 申請人:中國電子科技集團公司第三十八研究所