2 基于TMS320DM642硬件实现
    TMS320DM642是TI公司推出的针对多媒体应用的C6000系列的一款DSP芯片，该芯片时钟频率为600MHz，8个并行运算单元，处理能力达4 800MIPS，集成了一系列的外设以适应视频和影像技术的发展^[2]。其中包括三个能够进行无延滞视频输入、视频输出或传输流输入的可配置视频端口，这三个端口可以被独立配置，能与各种视频A/D、D/A芯片进行无缝连接，使硬件电路的设计更方便。并且这些端口支持BT.656、RAWVIDEO等多种数字视频格式。增加了一个10/100Mb/s Ethernet MAC，并通过寄存器配置，提供一定的网络保证。另外，具有面向音频应用的McASP。
    本文采用TDS642 EVM开发平台^[3]进行开发设计。该板拥有丰富的外围接口，主要接口有：1片TI公司的TMS320DM642 DSP；标准PCI计算机插槽；2片视频解码芯片，1片视频编码芯片，用于视频信号的A/D、D/A转换；32MB SDRAM；基于FPGA的OSD；4MB非易失性Flash存储器；TLV320AIC23立体声多媒体编解码芯片；以太网接口；可配置的boot load操作JTAG仿真口；8个用户可编程LED；子板扩展插槽。
    开发板具有两个视频输入端口，非常适合立体视频编码。视频输出口连接显示器，用于显示主视频流、测试实时性，立体视频合成码流通过Ethernet MAC传输，用户端解码播放立体视频图像。硬件设计结构如图2所示。

3 基于DSP的程序设计与优化
3.1 程序设计
    程序设计主要采用TI公司推荐使用的TMS320DM642 Video Port Mini-Driver即视频端口微型驱动函数，与DSP/BIOS" title="DSP/BIOS">DSP/BIOS的IOM设备驱动函数是一致的。视频设备硬件驱动一般分为上下两层，下层为IOM驱动，上层为FVID模式。FVID为视频图像的输入和输出提供了标准的应用程序接口(APIs)，是DSP/BIOS GIO驱动的简单封装。使用FVID提供的函数可以有效地减少编写代码的工作量，并且只需要少量修改便可以很方便地将写好的程序移植到不同的DSP芯片上，提高了程序的灵活性。
    程序在DSP/BIOS基础上实现，DSP/BIOS是DSP开发过程中的重要工具。DSP/BIOS是TI公司推出的一个可裁减的实时操作系统，用户在DSP/BIOS上编写多任务应用程序很方便；DSP/BIOS提供了类似于先占式的多线程运行方式、线程管理、实时分析和配置工具；DSP/BIOS本身占用很少的CPU资源，并且提供底层的应用函数接口。
    DSP/BIOS中把任务称之为线程，一个线程就是一个单独的控制点，可能包含一个子程序、一个宏或者是一个函数调用。DSP/BIOS提供了以下几种线程类型，优先级从高到低分别为：硬件中断HWI（含CLK模块）、软件中断SWI（含PRD模块）、任务TSK、后台线程IDL。
    本文采用任务线程TSK，设置了tskVideoCapture任务函数，用于获取视频图像。同时在Device Drivers中的User defined Devices定义了三个设备：VP0CAPTURE、VP1CAPTURE和VP2DISPLAY,分别对应两个视频输入解码芯片SAA7115和一个视频输出编码芯片SAA7105。
3.2 程序优化
    由于视频处理的数据量大，数据处理相关性高，因此，如何针对视频处理的特点对DSP 进行优化编程，充分发挥其性能就成为提高整个系统性能的关键。程序优化从如下几个方面进行考虑^[4]：
    (1)选用TI公司CCS软件的C 编译器的各种优化选项自动优化：TI公司的编译开发工具CCS为程序开发人员提供了多种优化选项，通过这些优化选项的使用，能够对C代码进行极大的优化。
    (2)存储空间：DSP的程序数据存储空间非常有限，但DSP存储空间的配置十分重要。因此，对于视频编解码这种需要处理大量数据的程序而言，必须合理地安排数据和程序的存储方式，实现对存储器的优化配置，以便提高程序执行的效率。DSP对不同的存储单元的访问速度是有区别的，对片内寄存器的访问速度最快。因此，合理地配置和使用存储空间，对系统整体效率影响很大，应该尽可能地把访问比较频繁的常数表和代码段装入片内RAM。如果过大，则把其中一部分装入片外存储器。
    在NLS算法中需要四个表，分别为val表、gmax表、dmax表和mark表。所有这些表的大小都是事先知道的，所以完全可以放入片内事先分配好内存空间。
    另外，在视差估计过程中，可以通过芯片的EDMA功能以乒乓方式轮流放入L2 SDRAM中的当前视差估计块缓冲区A或B中，以加快DSP读取速度。同时，以该块的一个预测位置为中心的一个56×32的搜索窗口从对应的参考帧中取出放入当前搜索窗口缓冲区中，以方便程序在该窗口内进行视差匹配搜索。只有在该块视差估计完成后才把该块的视差数据写入外部SDRAM中缓冲区的对应位置。
    (3)C语言优化处理：在DSP的寄存器中，有符号数据存取要进行符号位扩展，int类型数据本身已经是32位，存储在32位寄存器中可以避免不必要的符号位扩展。在使用循环变量时，应尽量使其为int型或unsigned int型数据，用register关键字声明。register关键字可以用来告诉编译器一个变量将会被多次使用，可以把它放入寄存器中，以节省大部分的循环时间。
    本文NLS算法中涉及的小波变换采用TI公司提供的IMG_wave_horz和IMG_wave_vert小波变换库函数实现，极大地提高了运算速度。
    (4)汇编级的优化：对于程序中特别影响速度的地方，如视差估计部分可以改为线性汇编程序。线性汇编是C6000系列DSP所特有的类汇编工具，只需按照C代码的自然顺序，写出线性汇编语句，不必考虑功能单元的分配以及指令的并行性。因此，它比编写纯汇编语句耗时要少，又具有较高的执行效率。使用线性汇编可以开发出高度并行的代码，代码效率达到人工编写汇编代码效率的90%以上，同时还可以降低编程工作量，缩短开发周期。
4 试验结果与讨论
    本算法对立体图像的测试结果如图3所示，图像格式为QCIF。