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NATIONAL INSTRUMENTS LA COPERTINA DI EMBEDDED
EMBEDDED 60 • MAGGIO • 2016
impiegati sia per eseguire elaborazioni con grandi volumi
di dati, sia per le misure dei sensori ad alta velocità. I di-
spositivi, inoltre, hanno una latenza estremamente bassa,
fondamentale per le applicazioni di visione. La latenza, in-
fatti, incide sul tempo che trascorre prima di prendere una
decisione basata sui dati delle immagini. Gli FPGA posso-
no contribuire a evitare il jitter e, di conseguenza, fungere
da unità di elaborazione altamente deterministiche.
La creazione di un sistema eterogeneo con un FPGA,
tuttavia, mette i progettisti di sistemi davanti a sfide
di programmazione importanti. Mentre il time to mar-
ket fa pressioni sul supporto, i progettisti di sistemi di
visione devono riuscire a creare rapidamente un pro-
totipo di una soluzione con caratteristiche complesse.
La programmazione sui sistemi eterogenei richiede
uno strumento in grado di aiutare gli esperti del setto-
re a progettare le funzioni IP (Intellectual Property) su
più piattaforme e testare l’algoritmo di visione prima di
compilarlo ed eseguirlo sull’hardware di destinazione.
Questo strumento permetterebbe l’accesso facile al throu-
ghput e alle informazioni sull’utilizzo delle risorse du-
rante tutto il processo di prototipazione. Qui NI descrive
l’ingegneria dell’algoritmo, quel processo grazie al quale
l’esperto può trovare la risoluzione del problema a porta-
ta di mano, senza preoccuparsi della tecnologia hardware
sottostante. NI VisionDevelopment Module con Vision As-
sistant offre questa opportunità.
NI Vision Development Module, con Vision Assistant,
consente una prototipazione e una generazione del codice
rapide, la stima delle risorse FPGA, la parallelizzazione
automatica del codice e la sincronizzazione dei flussi pa-
ralleli (per attività come il bilanciamento della latenza).
NI Vision Development Module include più di 50 funzioni
FPGA per l’elaborazione delle immagini e le funzionalità
per trasferire le immagini in modo efficace tra il proces-
sore e l’FPGA. Vision Assistant all’interno di Vision De-
velopment Module può essere impiegato per una prototi-
pazione rapida e per lo sviluppo di applicazioni di visione
FPGA.
Prototipazione basata sulla configurazione
è uno strumento di prototipazione ba-
sato sulla configurazione, che consente di eseguire ite-
razioni sugli algoritmi di elaborazione delle immagini
e comprendere come i cambiamenti nei parametri in-
fluenzino le immagini. Con Vision Assistant è possibile
visualizzare il risultato (l’immagine elaborata) dopo ogni
blocco di visione in una pipeline di immagini (Fig. 1).
Può essere utilizzato per testare algoritmi e parametri
differenti su più serie di immagini, senza dover compilare
l’IP, riducendo così notevolmente il tempo necessario per
progettare l’algoritmo di visione.
NI ha personalizzato il tool per gestire le esigenze dei pro-
grammatori FPGA. Nella realizzazione di un algoritmo su
FPGA, le preoccupazioni principali riguardano il consumo
delle risorse dell’FPGA, la latenza della pipeline e la fre-
quenza massima che l’algoritmo può raggiungere su una
specifica struttura. Vision Assistant offre una stima delle
risorse impiegate in ciascun blocco nella pipeline delle im-
magini. Si può usare per testare i risultati degli algoritmi
nell’ambiente di prototipazione e nel codice distribuito,
garantendo così che l’implementazione produca gli stessi
risultati. Un’altra considerazione riguarda le dimensioni
del kernel da utilizzare per l’operazione di filtraggio delle
immagini. La scelta delle dimensioni del kernel influen-
za l’impiego delle risorse e la latenza nella pipeline; un
kernel di dimensioni maggiori, solitamente, richiede più
risorse rispetto a uno più piccolo. Per scegliere le dimen-
sioni del kernel più adatte all’applicazione è possibile uti-
lizzare Vision Assistant, che permette di fare esperimenti
fino al raggiungimento delle migliori prestazioni, con un
consumo minimo delle risorse e il massimo rendimento.
Una stima in tempo reale delle funzioni dell’IP di visione,
come mostra la figura 1, è utile durante la prototipazione.
L’esecuzione in parallelo di più pipeline di immagini è un
requisito comune. Scenari simili impongono che, dall’unio-
ne delle diverse pipeline in una singola pipeline, la latenza
delle pipeline parallele debba essere bilanciata. NI fornisce
un buffer di sincronizzazione nel toolset dell’IP di visione
FPGA. Vision Assistant calcola automaticamente le laten-
Fig. 2 – Utility di monitoraggio delle performance