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ラプラシアン・フィルタのCソフトをVivado HLSで

ソフトウエアのプロファイリング4(ハードウェアと同じ方式)”のラプラシアン・フィルタのCソフトウェアをVivado HLSでコンパイルしてHDLコードの落として使ってみたい。そのため、Cプログラムを修正してVivado HLSでプロジェクトを作製してコンパイルしてみた。

ZedBoard用のZynq7020のプロジェクトを作製して、Cプログラムを作製して、mmap() や munmap() を削除していった。表示されるエラーが無くなったところで、C Synthesis ボタンを押してコンパイルしたところエラーが発生した。

エラーの内容を下に示す。
@E [SYNCHK-41] image_lap_fil.c:61: unsupported pointer reinterpretation from type 'int' to type 'i32*' on variable 'r_addr'.
@I [SYNCHK-10] 1 error(s), 0 warning(s).


image_process_Zed_linux_17_130929.png

アンサーを検索したら、”Vivado HLS 2013.1: workaround for unsupported pointer reinterpretation”などがあったが、ポインタの扱いがダメなのかもしれない。ラプラシアン・フィルタの演算部はとっても簡単で、これだけCでというわけにも行き難いので、とりあえずはAXI4-Stream を使ったHDLで普通に作ってみようか?
AXI4-Stream入力があって、ラプラシアン・フィルタを通してからAXI4-Streamの出力しよう。AXI VDMAを使ってAXI4-Streamラプラシアン・フィルタIPにAXI4-Stream で入力して、出力をもう一度ラプラシアン・フィルタ用のフレーム・バッファに書き込めば良い。

Vivado HLSについてはチュートリアルをやってみようかな?と思っている。

最後に、Vivado HLSでコンパイルしたCソースを下に示す。(ただし、エラーでコンパイルできません)

// laplacian_filter.c
// RGBをYに変換後にラプラシアンフィルタを掛ける。
// ピクセルのフォーマットは、{8'd0, R(8bits), G(8bits), B(8bits)}, 1pixel = 32bits
// 2013/09/16

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <dirent.h>
#include <fcntl.h>
#include <assert.h>
#include <ctype.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>

#define HORIZONTAL_PIXEL_WIDTH    800
#define VERTICAL_PIXEL_WIDTH    600
#define ALL_PIXEL_VALUE    (HORIZONTAL_PIXEL_WIDTH*VERTICAL_PIXEL_WIDTH)

#define PAGE_SIZE (4*1024)
#define BLOCK_SIZE (4*1024)

#define BUFSIZE    1024

#define MEASURE_COUNT    5000

int laplacian_fil(int x0y0, int x1y0, int x2y0, int x0y1, int x1y1, int x2y1, int x0y2, int x1y2, int x2y2);
int conv_rgb2y(int rgb);
int chkhex(char *str);

int image_lap_fil(unsigned int fb_addr, unsigned int bitmap_dc_reg_addr)
{
     int xy[3][3];
    char buf[BUFSIZE], *token;
    unsigned int read_num;
    unsigned int next_frame_addr;
    unsigned int val;
    int lap_fil_val;
    int x, y;
    unsigned int r_addr, w_addr;
    unsigned int r_buf, w_buf, bitmap_buf;
    unsigned int line_buf[3][HORIZONTAL_PIXEL_WIDTH];
    int a, b;
    int fl, sl, tl;

    // ラプラシアンフィルタの結果を入れておくフレーム・バッファ
    next_frame_addr = ((fb_addr + (ALL_PIXEL_VALUE*4)) & (~(int)(PAGE_SIZE-1))) + PAGE_SIZE;

    // RGB値をY(輝度成分)のみに変換し、ラプラシアンフィルタを掛けた。
    for (y=0; y<VERTICAL_PIXEL_WIDTH; y++){
        for (x=0; x<HORIZONTAL_PIXEL_WIDTH; x++){
            if (y==0 || y==VERTICAL_PIXEL_WIDTH-1){ // 縦の境界の時の値は0とする
                lap_fil_val = 0;
            }else if (x==0 || x==HORIZONTAL_PIXEL_WIDTH-1){ // 横の境界の時も値は0とする
                lap_fil_val = 0;
            }else{
                if (y == 1 && x == 1){ // 最初のラインの最初のピクセルでは2ライン分の画素を読み出す
                    for (a=0; a<2; a++){ // 2ライン分
                        for (b=0; b<HORIZONTAL_PIXEL_WIDTH; b++){ // ライン
                            r_addr = fb_addr+((y+(a-1))*HORIZONTAL_PIXEL_WIDTH+b)*4;
                            line_buf[a][b] = *(volatile unsigned int *)r_addr;
                            line_buf[a][b] = conv_rgb2y(line_buf[a][b]);
                        }
                    }
                }
                if (x == 1) {    // ラインの最初なので、2つのピクセルを読み込む
                    for (b=0; b<2; b++){ // ライン
                        r_addr = fb_addr+((y+1)*HORIZONTAL_PIXEL_WIDTH+b)*4;
                        line_buf[(y+1)%3][b] = *(volatile unsigned int *)r_addr;
                        // (y+1)%3 は、使用済みのラインがに読み込む、y=2 の時 line[0], y=3の時 line[1], y=4の時 line[2]
                        line_buf[(y+1)%3][b] = conv_rgb2y(line_buf[(y+1)%3][b]);
                    }
                }

                // 1つのピクセルを読み込みながらラプラシアン・フィルタを実行する
                r_addr = fb_addr+((y+1)*HORIZONTAL_PIXEL_WIDTH+(x+1))*4// ラプラシアン・フィルタに必要な最後のピクセルを読み込む
                line_buf[(y+1)%3][x+1] = *(volatile unsigned int *)r_addr;
                // (y+1)%3 は、使用済みのラインがに読み込む、y=2 の時 line[0], y=3の時 line[1], y=4の時 line[2]
                line_buf[(y+1)%3][x+1] = conv_rgb2y(line_buf[(y+1)%3][x+1]);

                fl = (y-1)%3;    // 最初のライン, y=1 012, y=2 120, y=3 201, y=4 012
                sl = y%3;        // 2番めのライン
                tl = (y+1)%3;    // 3番目のライン
                lap_fil_val = laplacian_fil(line_buf[fl][x-1], line_buf[fl][x], line_buf[fl][x+1], line_buf[sl][x-1], line_buf[sl][x], line_buf[sl][x+1], line_buf[tl][x-1], line_buf[tl][x], line_buf[tl][x+1]);
            }
            w_addr = next_frame_addr+(y*HORIZONTAL_PIXEL_WIDTH + x)*4;
             *(volatile unsigned int *)w_addr = (lap_fil_val<<16)+(lap_fil_val<<8)+lap_fil_val ;
            // printf("x = %d  y = %d", x, y);
        }
        a++;
    }

    // ラプラシアンフィルタの掛かった画像のスタートアドレスを bitmap-disp-cntrler-axi-master にセット
     *(volatile unsigned int *)bitmap_dc_reg_addr = next_frame_addr;

    return(0);
}


// RGBからYへの変換
// RGBのフォーマットは、{8'd0, R(8bits), G(8bits), B(8bits)}, 1pixel = 32bits
// 輝度信号Yのみに変換する。変換式は、Y =  0.299R + 0.587G + 0.114B
// "YUVフォーマット及び YUV<->RGB変換"を参考にした。http://vision.kuee.kyoto-u.ac.jp/~hiroaki/firewire/yuv.html
// 2013/09/27 : float を止めて、すべてint にした
int conv_rgb2y(int rgb){
    int r, g, b, y_f;
    int y;

    b = rgb & 0xff;
    g = (rgb>>8) & 0xff;
    r = (rgb>>16) & 0xff;

    y_f = 77*r + 150*g + 29*b; //y_f = 0.299*r + 0.587*g + 0.114*b;の係数に256倍した
    y = y_f >> 8// 256で割る

    return(y);
}

// ラプラシアンフィルタ
// x0y0 x1y0 x2y0 -1 -1 -1
// x0y1 x1y1 x2y1 -1  8 -1
// x0y2 x1y2 x2y2 -1 -1 -1
int laplacian_fil(int x0y0, int x1y0, int x2y0, int x0y1, int x1y1, int x2y1, int x0y2, int x1y2, int x2y2)
{
     return(abs(-x0y0 -x1y0 -x2y0 -x0y1 +8*x1y1 -x2y1 -x0y2 -x1y2 -x2y2));
}

// 文字列が16進数かを調べる
int chkhex(char *str){
    while (*str != '\0'){
        if (!isxdigit(*str))
            return 0;
        str++;
    }
    return 1;
}

  1. 2013年09月29日 08:55 |
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