經(jīng)典設(shè)計(jì)思想：乒乓操作

乒乓操作是一個(gè)主要用于數(shù)據(jù)流控制的處理技巧，典型的乒乓操作如圖3.19所示。

圖3.19 乒乓操作示意圖

外部輸入數(shù)據(jù)流通過“輸入數(shù)據(jù)選擇控制”模塊分時(shí)交替送入兩個(gè)數(shù)據(jù)緩存模塊中，數(shù)據(jù)緩存模塊通常是片內(nèi)存儲器，如雙口RAM或FIFO等。

在第1個(gè)時(shí)間周期，“輸入數(shù)據(jù)選擇控制”模塊將輸入的數(shù)據(jù)流緩存到“數(shù)據(jù)緩存1”模塊。在第2個(gè)時(shí)間周期，“輸入數(shù)據(jù)選擇控制”模塊做了切換，將輸入的數(shù)據(jù)流緩存到“數(shù)據(jù)緩沖2”模塊；與此同時(shí)，“輸出數(shù)據(jù)選擇控制”模塊將“數(shù)據(jù)緩存1”模塊在第1個(gè)時(shí)間周期緩存的數(shù)據(jù)流送到“數(shù)據(jù)后處理”模塊進(jìn)行后續(xù)的數(shù)據(jù)處理操作。在第3個(gè)時(shí)間周期，“輸入數(shù)據(jù)選擇控制”模塊切換回到“數(shù)據(jù)緩存1”模塊，將數(shù)據(jù)流送到“數(shù)據(jù)緩存1”模塊中；與此同時(shí)，“輸出數(shù)據(jù)選擇控制”模塊也作出切換，將“數(shù)據(jù)緩存2”模塊緩存的第2個(gè)時(shí)間周期的數(shù)據(jù)送到“數(shù)據(jù)后處理”模塊。如此不斷的交替切換。

這里利用了乒乓操作完成數(shù)據(jù)的無縫緩存與處理。乒乓操作可以通過“輸入數(shù)據(jù)選擇控制”和“輸出數(shù)據(jù)選擇控制”按節(jié)拍、相互配合的進(jìn)行來回切換，將經(jīng)過緩存的數(shù)據(jù)流不停頓地送到“數(shù)據(jù)后處理“模塊。

如圖3.20所示，在一個(gè)圖像采集和顯示應(yīng)用中，圖像傳感器實(shí)時(shí)采集30fps的視頻流，同時(shí)需要以每秒60Hz的幀率在液晶屏上顯示。這個(gè)應(yīng)用就可以使用乒乓緩存來解決圖像采集和顯示兩端的幀率不匹配導(dǎo)致的不同步問題。由于圖像分辨率較大，一般會選擇緩存到外部的DDR3存儲器芯片中，例如本實(shí)例會在DDR3存儲器開辟兩塊不同地址的內(nèi)存空間，分別作為乒乓緩存的2個(gè)不同緩存區(qū)。

圖3.20 圖像實(shí)時(shí)顯示

在這個(gè)例子中，為了保證液晶屏顯示驅(qū)動輸出的每一幀圖像都是從傳感器的同一個(gè)曝光時(shí)間內(nèi)采集到的同一幀圖像，除了需要有乒乓緩存，可能還需要有額外比較復(fù)雜的控制和判斷邏輯，用于更準(zhǔn)確的切換兩個(gè)緩存中的數(shù)據(jù)的輸入和輸出，這是題外話，這里不詳細(xì)展開介紹。