随着信号处理技术的发展，各种信号处理算法的复杂性和计算量飞速增长，同时对整个处理系统的实时性要求也大大提高。在红外和雷达目标跟踪领域，虽然不断出现各种优化后的算法，但其运算量仍然非常惊人，这使传统的由单DSP构成的处理系统难以负荷，因而对复杂的信号处理算法进行分块并在硬件系统上采取多DSP并行处理的方法势在必行。
　　TMS320C64x是TI公司C6000平台上具有最高性能的定点DSP，具有第二代的超长指令字(VLIW)结构。其内部有8个相互独立的功能单元，拥有二级程序和数据缓存。对于最新的C64x，其最高工作频率为1GHz，具有8000MIPS的运算能力。此外，C64x具有丰富的外设资源：16/64位的外部存储器接口EMIFA/EMIFB，16/32位的HPI接口，3个多通道缓冲串行口(McBSP)等。
　　本文提出了一种以多片TMS320C6414 DSP为信号处理单元，采用EMIF与HPI接口互联并与McBSP接口互联构成了松耦合级联的多DSP并行流水处理平台，通过与大规模可编程逻辑器件FPGA的配合使用，设计实现了一套具有高实时性、良好的扩展性和多扩展接口等特点的多DSP红外目标跟踪系统。
1 系统结构设计与实现
　　红外目标跟踪系统主要由预处理模块" title="处理模块">处理模块、图像处理模块和图像输出模块构成。此外，系统还需要通过扩展的多路422/485串行接口与其他系统实时通信及人机交互，因此在硬件设计上要兼顾处理实时性和接口灵活性。
　　在硬件结构上，为了减少体积以利于便携式应用，系统采用多块大小相同的电路板(70mm×70mm)的松耦合级联的拓扑结构；在板间连接上，系统采用多块电路板叠加的塔式结构。这样，在每块板上都利用DSP或FPGA构成最小硬件系统，上级模块可以通过访问下级模块的HPI口或内部地址映射空间进行数据通信，从而减少模块间的耦合且使各自的功能独立开。系统组成结构如图1所示。
　　预处理模块针对由热像仪输入的数字图像信号，采取了FPGA加两片SDRAM乒乓工作的结构对图像进行滤波，以抑制图像的背景和噪声，然后通过访问DSP的HPI接口将数据存放在DSP处理模块1的本地SDRAM。
　　图像处理模块是整个红外目标跟踪系统的核心，它主要负责在各种工作模式和方式下的目标检测、跟踪及人机交互。当收到预处理模块处理完毕中断信号，DSP处理模块1开始进行目标检测、识别等算法处理，并将处理后的数据通过本地EMIFB口和DSP处理模块2的HPI口送到DSP处理模块2的SDRAM，再由DSP2完成目标跟踪等剩余算法处理，最终将处理完的结果输出给图像输出模块显示。整个过程中，当本级模块在处理当前帧图像数据时，上级模块可以同时进行下一帧图像数据的处理，这样整个系统就可以实现并行流水处理，从而达到系统的最佳性能。
　　在每一级算法处理结束后，可以通过扩展后的422/485接口将定位或跟踪结果送出，也可以接收更新的工作参数和状态命令字等内容。而DSP处理模块1与DSP处理模块2之间还可以通过互联的McBSP口同步系统参数和共享数据结果。
　　图像输出模块采用了与预处理模块相同的乒乓结构以保证视频信号的实时输出。区别在于加入了PAL制模拟视频信号输出芯片。
　　如图1，两个DSP处理模块是完全相同的基于C6414构成的处理模块。这是因为C6414丰富的外设资源使得处理模块的接口非常灵活，既可以通过HPI接口通信，也可以利用高速的McBSP接口通信，这非常有利于系统的扩展。假定系统当前的算法需要添加一个新的处理模块，只需要再插入一个新的相同的DSP处理模块即可，依次类推，系统最终可扩展为如图2所示的结构。
　　可以看出，每个模块都利用了SDRAM对图像帧进行缓存，以保证足够的存储空间和运行速度，并且在各模块间充分利用了并行流水的硬件设计特点，从而使整个系统的运行速度得以提高。

2 系统工作流程及算法实现
　　本系统主要用于对红外目标的搜寻、检测和跟踪，可以实时地从热像仪读入并行的数字图像信号，对图像进行实时处理以检测和跟踪目标，并将目标的位置和运动信息输出。此外，系统还可以通过多路422/485串行接口进行实时通信和人机交互，如根据需要配置工作参数和状态命令等。基于以上要求的系统软件工作流程如图3所示。