MCX N微處理器SmartDMA對圖像數據的定制處理實現

MCX N系列MCU介紹

MCX N系列是高性能、低功耗微控制器，配備智能外設和加速器，可提供多任務功能和高能效。選擇MCX N系列，包含eIQ Neutron神經處理單元(NPU)，適用于機器學習應用。低功耗高速緩存增強了系統性能，雙塊Flash存儲器和帶ECC檢測的RAM支持系統功能安全，提供了額外的保護和保證。

SmartDMA介紹 MCX N系列微控制器全系帶有SmartDMA協處理器。該協處理器支持高效匯編代碼指令運行，主要功能包含加減，左移右移，字節位域交換，位翻轉，訪問內存外設，單周期讀寫IO，接收外部觸發信號等。為了方便客戶工程師簡單使用，我將常用的一些功能，通過數組的形式放在主代碼工程中，用戶只需要調用API函數即可。今天主要介紹如何使用SmartDMA對圖像進行預處理。

圖像處理介紹及應用 在嵌入式領域，我們經常需要對圖像的數據進行處理。比如，我們從原圖像接收到的數據，每個像素的高低字節可能是反的，又比如，我們可能只想要RGB數據，但是原圖像數據可能還帶有透明度的數據成分，這時我們想把透明度的數據去掉。

有時候我們顯示接口要求的數據格式可能與我們RAM中的數據格式不一致，這時候就需要對圖像數據進行預處理，然后再顯示。還有時候，針對RAM中存放的顯示數據，我們想挑選其中的一部分進行顯示，比如隔點隔行顯示。上面這些情況都可以通過CPU核來處理，但這種重復簡單的工作無形給CPU造成很大的負擔。SmartDMA可以很容易實現上述功能，并且不需要打擾CPU核工作。

SmartDMA對圖像處理的實現

針對目前常用的情況，我用SmartDMA實現了如下幾個功能：

1) 可以作為通用的DMA來實現，因為SmartDMA可以訪問內存和外設，所以它可以作為一個通用的DMA。

2) 字節翻轉功能。Smart DMA有字節翻轉、位翻轉等功能，所以又可以對數據進行預處理。字節翻轉可以是一個半字（Half Word）里面的高低位字節翻轉。也可以是一個字（Word）里面的最高字節和最低字節翻轉。

3) 對一定數據長度的字節翻轉。比如每次圖像處理的一組數據有32個字節，SmartDMA可以將這些字節進行顛倒，也就是說第一個字節和最后一個字節互換，第二個字節和倒數第二個字節互換，以此類推。

4) 針對圖像的數據格式實現RGB565和RGB888之間的互換，這也是為了應對不同的顯示接口格式與RAM中存放的數據格式不一致的問題。

Demo展示 在MCXN系列微處理器的軟件開發包SDK里面已經有一個相應的例程（lvgl_demo_widgets_bm）來實現這個功能。它實現的是一個流行的圖形用戶界面Little VGL的常用部件功能。在顯示驅動中，用戶既可以通過普通的DMA傳送數據到LCD接口，也可以配置為通過SmartDMA來實現數據的傳輸。

使用的開發板是FRDM-MCXN947(FRDM-MCXN947 Development Board using MCUXpresso | NXP Semiconductors), 該開發板具有LCD接口。LCD使用FlexIO來驅動。LCD接口支持NXP LCD顯示屏模塊LCD-PAR-S035（LCD-PAR-S035 | NXP Semiconductors）。該LCD支持480x320分辨率。

SmartDMA給用戶提供API接口有如下幾個：

enum _smartdma_display_api
{


kSMARTDMA_FlexIO_DMA_Endian_Swap = 0U,


kSMARTDMA_FlexIO_DMA_Reverse32,


kSMARTDMA_FlexIO_DMA,


kSMARTDMA_FlexIO_DMA_Reverse, /*!< Send data to FlexIO with reverse order.


*/


kSMARTDMA_RGB565To888, /*!< Convert RGB565 to RGB888 and save to output


memory, use parameter


smartdma_rgb565_rgb888_param_t. */


kSMARTDMA_FlexIO_DMA_RGB565To888, /*!< Convert RGB565 to RGB888 and send to


FlexIO, use parameter


smartdma_flexio_mculcd_param_t. */


kSMARTDMA_FlexIO_DMA_ARGB2RGB, /*!< Convert ARGB to RGB and send to FlexIO,


use parameter


smartdma_flexio_mculcd_param_t. */


kSMARTDMA_FlexIO_DMA_ARGB2RGB_Endian_Swap, /*!< Convert ARGB to RGB, then


swap endian, and send to FlexIO, use


parameter smartdma_flexio_mculcd_param_t. */


kSMARTDMA_FlexIO_DMA_ARGB2RGB_Endian_Swap_Reverse, /*!< Convert ARGB to RGB,


then swap endian and reverse, and send


to FlexIO, use parameter smartdma_flexio_mculcd_param_t. */


};

Demo顯示如下：

審核編輯：劉清