專利名稱：嵌入式單板多處理機并行系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種嵌入式系統，具體涉及一種嵌入式單板多處理機并行系統。
背景技術：
隨著高清視頻采集技術的發展，智能交通和安防監控行業中高清攝像機的應用越來越廣，高清視頻圖像采集、壓縮、智能分析技術也得到很大的發展。芯片廠商推出各類嵌入式SOC芯片以滿足專業市場的需求。但在一些復雜系統中，數據處理運算量很大，現有嵌入式芯片的處理能力無法滿足需求，為解決此類問題，提出一種嵌入式單板多處理機并行系統，利用多系統并行處理，可有效提升現有系統的處理能力，并可實現基于現有芯片的系統平滑升級。現有的并行處理系統主要為3種模式1)多核處理器處理器內部具有多個處理核心，可在操作系統的調度下并行運算。如需提升運算能力可更換更高主頻后更多核心的處理器。這種模式主要應用于PC機， 因為PC機處理器具有通用接口，可以很方便的升級。嵌入式SOC處理器一般不具備管腳兼容性，這種模式不適用。2)板上多處理器在一塊主板上安裝多處理器，共享存儲器和總線，運行一套操作系統，利用操作系統的多進程實現數據并行處理。這種模式一般應用于PC機或服務器， 處理器僅具備基本運算功能，存儲器和外設由專門的控制芯片控制，并行控制邏輯復雜，解決方案由芯片廠商提供。對于嵌入式SOC處理器，這種模式不適用。3)基于網絡的多機并行系統通過網絡連接多臺主機，通過并行操作系統或并行運算軟件實現多機并行處理。這種模式可通過增加主機平滑的提升處理能力，但受限于網絡條件，一般不會有大量數據的實時交互。
發明內容
本發明旨在提供一種嵌入式單板多處理機并行系統，以解決背景技術存在的技術問題。本發明的技術方案如下嵌入式單板多處理機并行系統，包括設置于一塊電路板上的多個處理機系統，每個處理機系統具有獨立的嵌入式處理器以及相應的RAM和ROM，在每顆嵌入式處理器相應的ROM中燒寫有獨立的BOOT程序和操作系統，各個獨立的操作系統中均配置有完整的算法庫以支持應用程序和算法服務程序；這些獨立的嵌入式處理器之間通過高速以太網交換芯片互聯，按照TCP/IP協議， 嵌入式處理器運行算法服務程序，通過高速以太網為其他處理機系統提供數據處理支持 (當某個處理機系統中數據處理負載過大，有并行處理需求時，向其他處理機系統的算法服務程序發出請求，實現多系統并行數據處理)；多個處理機系統通過VLAN技術，對外映射為單一 IP，實現統一的用戶界面，使內部的多處理機架構對用戶透明。
上述多顆嵌入式處理器通過可編程CPLD器件實現地址線和數據線共享，使所有嵌入式處理器能夠共享訪問串口和/或GPIO外設。上述多顆嵌入式處理器共用I2C總線，實現對外部的視頻采集芯片和音頻采集芯片的共享控制和采集數據共享。上述多套所述嵌入式單板多處理機并行系統通過所述高速以太網交換芯片進行外部聯網，構成更大并行處理系統。本發明具有以下優點1)各系統獨立，軟件開發和運行不受限于硬件架構；2)系統結構簡單，多系統間通過網絡連接實現并行運算，沒有復雜的硬件控制邏輯；3)在板實現網絡連接，可保證網絡通信的最大效率和速率；4)可實現大量數據采集和實時處理，滿足行業產品的需求；5)有效整合了多顆嵌入式處理器運算能力，提升整體系統處理能力，不受限于廠家的技術升級進度。
圖1為本發明嵌入式單板多處理機并行系統的結構原理圖；圖2為本發明與外部網絡及外設共享構成的系統結構圖。
具體實施例方式本發明的嵌入式單板多處理機并行系統，可廣泛適用于智能交通、安防監控等領域的數據采集與處理。本發明的主要作為對智能交通和安防監控領域的高分辨率圖像提供高處理能力的設備，利用此設備可實現圖像采集、圖像分析、視頻壓縮和圖像處理。該設備可通過板上多處理機并行運算提升運算能力，還可通過多設備聯網，構成更大的并行處理網絡。如圖2所示，該設備的嵌入式單板多處理機并行系統的構成1)在一塊電路板上放置多顆嵌入式處理器；2)每顆處理器配備有獨立RAM、ROM和外設接口，構成完整系統；3)每套系統運行獨立的操作系統；4)多系統在板上通過高速以太網交換芯片實現聯網；5)多系統通過可編程CPLD器件和總線實現部分外設共享；6)多臺設備可通過外部聯網，實現并行處理；7)操作系統和應用軟件通過網絡調度，實現并行運算。在每顆嵌入式處理器的外接的ROM中燒寫獨立的BOOT程序和操作系統，系統可獨立啟動并運行。每套操作系統中均配置有完整的算法庫，可運行獨立的應用程序進行數據處理。多系統間通過TCP/IP協議聯網，每套系統中都運行有算法服務程序，可通過網絡為其他系統提供數據處理支持。當一套系統中數據處理負載過大，有并行處理需求時，可向其他系統的算法服務程序發出請求，實現多系統并行數據處理。單板上的多系統通過VLAN技術，對外映射為單一 IP，實現統一的用戶界面，使內部的多處理機架構對用于透明。多套嵌入式單板多處理機并行系統可通過外部聯網，構成更大并行處理系統。
針對兩種共享模式(1)通過可編程CPLD器件實現地址線和數據線共享，使所有嵌入式處理器可以共享訪問串口和GPIO外設。( 通過多處理器共用I2C總線，實現對視頻采集芯片和音頻采集芯片的共享控制和采集數據共享。
權利要求
1.嵌入式單板多處理機并行系統，其特征在于包括設置于一塊電路板上的多個處理機系統，每個處理機系統具有獨立的嵌入式處理器以及相應的RAM和ROM，在每顆嵌入式處理器相應的ROM中燒寫有獨立的BOOT程序和操作系統，各個獨立的操作系統中均配置有完整的算法庫以支持應用程序和算法服務程序；這些獨立的嵌入式處理器之間通過高速以太網交換芯片互聯，按照TCP/IP協議，嵌入式處理器運行算法服務程序，通過高速以太網為其他處理機系統提供數據處理支持；多個處理機系統通過VLAN技術，對外映射為單一 IP，實現統一的用戶界面，使內部的多處理機架構對用戶透明。
2.根據權利要求1所述的嵌入式單板多處理機并行系統，其特征在于多顆嵌入式處理器通過可編程CPLD器件實現地址線和數據線共享，使所有嵌入式處理器能夠共享訪問串口和/或GPIO外設。
3.根據權利要求1所述的嵌入式單板多處理機并行系統，其特征在于多顆嵌入式處理器共用I2C總線，實現對外部的視頻采集芯片和音頻采集芯片的共享控制和采集數據共享。
4.根據權利要求1所述的嵌入式單板多處理機并行系統，其特征在于多套所述嵌入式單板多處理機并行系統通過所述高速以太網交換芯片進行外部聯網，構成更大并行處理系統。
全文摘要
本發明提供一種嵌入式單板多處理機并行系統，以解決背景技術存在的技術問題。該嵌入式單板多處理機并行系統，包括設置于一塊電路板上的多個處理機系統，每個處理機系統具有獨立的嵌入式處理器以及相應的RAM和ROM，在每顆嵌入式處理器相應的ROM中燒寫有獨立的BOOT程序和操作系統，各個獨立的操作系統中均配置有完整的算法庫以支持應用程序和算法服務程序；這些獨立的嵌入式處理器之間通過高速以太網交換芯片互聯。本發明系統結構簡單，多系統間通過網絡連接實現并行運算，沒有復雜的硬件控制邏輯；有效整合了多顆嵌入式處理器運算能力，提升整體系統處理能力，不受限于廠家的技術升級進度。
文檔編號G06F15/173GK102354306SQ20111020123
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月19日 優先權日2011年7月19日
發明者劉海榮, 王進, 趙青 申請人:西安翔迅科技有限責任公司