C2H技术在视频监控系统中的应用

　　0 引 言

　　随着视频监控系统的广泛应用，人们对监控系统的实时性提出了更高的要求，特别是在数据的高速采集应用中，传统技术在处理速度上面临着严峻的考验，当前通用的解决方案很难满足用户日益提高的需求。为此，Altera 公司于2006 年4 月7 日提出了C2H 技术。这个技术的实质是通过硬件映射的方式直接用硬件对C 语言进行加速，获得系统性能的提高。

　　本文将 C2H 技术应用于视频监控系统的数据存储功能部分，有效的加快了数据的读写速度，使系统的性能得到大幅度的提升。

　　1 C2H 技术介绍

　　1.1 C2H 的特点

　　C2H 是一种可以直接对ANSI C 函数定制硬件加速的技术，在推出短短的一年时间内就得到了嵌入式及FPGA 设计者的广泛使用。C2H 编译器能分析程序要加速实现的存储器接口类型，生成硬件加速器逻辑以及合适的Avalon(总线互联架构)的主机和从机接口，达到与存储器延时的匹配。这样，分担了处理器的数据计算和存储器访问任务，使处理器能够更好的处理其他任务。数据表明，与未采用C2H 加速的系统相比，采用NiosII C2H 编译器加速的系统性能提高了10 到45 倍，而耗费的逻辑资源仅比处理器本身多出0.7 至2.0 倍。NiosII C2H 编译器是基于Eclipse 的NiosII 集成开发环境(IDE)中的一个插件。同时，C2H编译器具有识别并行运行事件的功能，能在硬件中同时运行相互独立的事件。与前面结果无关的事件将被尽早的执行。软件调用以线程的方式进行加速——每个加速器完全并行运行，真正的多任务系统(CPU, 硬件加速器)。

　　1.2 C2H 的使用流程

　　C2H的使用需要进行反复的调试，直到性能符合设计要求。具体流程如下：

　　(1)在NiosII中开发和调试C程序;

　　(2)分析C程序，找到最适合加速的部分;

　　(3)将需要加速的代码段写成一个独立的子函数;

　　(4)指定这个函数为硬件加速的函数;

　　(5)在NiosII IDE中重新编译整个工程;

　　(6)分析硬件加速的结果，观察C2H*估报告;

　　2 视频监控系统的设计

　　设计中选用的是 Altera 公司生产的CycloneII 系列中的EP2c35 FPGA。CycloneII 系列是低成本嵌入式处理解决方案，具有可以扩展外设集、存储器、I/O 的特点。同时Altera 公司免费提供NiosII 嵌入式处理器。NiosII 软核是一个32 位RISC 嵌入式处理器，性能超过200MIPS，满足当前系统的设计要求。Altera 公司提供了一整套针对NiosII 软核的SOPC 开发工具，轻松实现从底层的硬件设计到上层的软件开发。

　　2.1 视频监控系统的总体设计