0 引 言
視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在日常生活中, 其穩(wěn)定、可靠的工作已經(jīng)成為保證人民生產(chǎn)、生活正常運轉(zhuǎn)的必要條件。可靠快速地采集輸入、編解碼以及處理傳輸成為視頻處理設(shè)備設(shè)計的關(guān)鍵點。本文介紹了一種基于達芬奇技術(shù)的數(shù)字視頻單元。單元主要完成對視頻信息的智能采集處理功能和集成影象處理功能。
1 視頻單元的組成及硬件設(shè)計
視頻單元以T MS320DM365 為核心處理器芯片,并以TMS320DM365 為中心設(shè)計視頻緩沖、視頻解碼等功能。單元的硬件主要有達芬奇處理器芯片( TMS320DM365, 以下簡稱DM365) 、視頻解碼器芯片( TV P5158) , DDR2 SDRAM, FLASH, EN C28J60 以太網(wǎng)控制器、電源管理芯片等。視頻單元的框圖如圖1 所示。本文主要介紹了視頻采集輸入部分、外部存儲器部分、以太網(wǎng)部分和視頻輸出部分這4 部分。
DM365 高度集成了眾多組件, 其中包括符合生產(chǎn)要求的H. 264, MPEG 4, MPEG 2, MJPEG 與VC1編解碼器, 可滿足智能視頻處理功能的集成影像信號處理( ISP) 解決方案和一系列板載外設(shè)等, 可降低系統(tǒng)成本。
圖1 視頻單元框圖
視頻單元工作原理如下: T VP5158 視頻解碼芯片把CCD 攝像頭傳過來的模擬視頻信號進行模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換,變成符合IT U R BT . 656 或YU V 標準的數(shù)字視頻信號; 然后將數(shù)字視頻信號傳輸到達芬奇處理器的視頻處理子系統(tǒng)的前端, 進行預(yù)處理后送到視頻處理子系統(tǒng)的后端, 視頻處理子系統(tǒng)的后端對數(shù)字視頻信號進行編碼后直接將其輸出到顯示器終端上。DM365 上的ARM端主要作為控制器來控制視頻解碼芯片和外圍接口芯片。
1. 1 視頻采集輸入設(shè)計
攝像頭將采集到的模擬視頻信號傳輸給TV P5158視頻解碼器 。該T VP5158 器件是一個4 通道、高品質(zhì)NTSC/ PAL 視頻解碼器, 它用數(shù)字化編碼所有基帶模擬視頻格式, 使其變?yōu)閿?shù)字視頻信號輸出。該編碼器的每個通道都包含10 位27 MSPS 的模/ 數(shù)轉(zhuǎn)換器。
TVP5158 支持NTSC( J, M, 4. 43) 和PAL( B, D, G, H,I, M, N, Nc, 60) 標準視頻同時輸入。每個視頻解碼通道均支持復(fù)合信號輸入。TV P5158 輸出端口支持8 位的ITU R BT. 656 和16 位4 2 2 YUV 格式。
TVP5158 視頻解碼器再將解碼信號傳輸給DM365 的視頻處理前端( VPFE) 。T VP5158 高度靈活的視頻輸出與DM365 的無縫接口可取消對外部FPGA 的需求。TVP5158 與DM365 的接口框圖如圖2 所示。
圖2 T VP5158 與DM365 接口框圖
TVP5158 輸出8 位的ITU RBT . 656 和16 位4 :2 :2 YUV 格式視頻。DM365 支持ITU BT. 601/BT . 656/ BT . 1120 數(shù)字YCbCr 4 : 2 :2( 8 b/ 16 b) 格式視頻, 所以本系統(tǒng)中DM365 采用YCbCr 4:2: 2 的8 位IT U R BT . 656 視頻捕獲模式, 該系統(tǒng)不需要外部行/ 場同步信號。T VP5158 的DVO 引腳與DM365 的YIN 引腳相連, 以用來傳輸數(shù)據(jù)。
1. 2 外部存儲器設(shè)計
在該單元中, 選用的外部存儲器為一個DDR2SDRAM 芯片和一個NAND FLASH 芯片。在該單元中, 采用華邦電子公司的1 GB DDR2 SDRAM 作為主存儲器, 型號為W971GG6IB 。DM365 與W971GG6IB 的接口框圖如圖3 所示。
CLK 和是時鐘信號引腳, 芯片時鐘通過這兩個引腳輸入。為行地址鎖存, 為列地址鎖存, 為寫使能, 這三個引腳可對輸入命令進行規(guī)定。
當片選為高電平時, 所有的外部命令都被禁止; 還可提供外部組選擇。A0~ A12 為地址總線, 芯片中行地址為A0~ A12, 列地址為A0~ A9, 其中的A10 是自動預(yù)充電標志。因為該單元選用一個1 GB 的DDR2SDRAM, 所以選擇BA0 和BA1 兩個引腳對片內(nèi)8 個組進行選擇。DQ0~ DQ15 為雙向數(shù)據(jù)總線引腳, 可支持16 位寬度的數(shù)據(jù)傳輸。當DDR DQ S 進行寫操作時, 數(shù)據(jù)輸出到芯片中; 當DDR DQ S 進行讀操作時, 芯片的數(shù)據(jù)輸入到DM365 中。DDR DQS1 用于DDRDQ[ 15: 8] , DDR DQS0 用于DDR DQ [ 7: 0 ] 。LDQS與DDR DQS0 相連, LDQS 與DQ0~ DQ7 上的數(shù)據(jù)相對應(yīng); U DQS 與DDR DQ S1 相連, UDQS 與DQ8 ~DQ15 上的數(shù)據(jù)相對應(yīng)。LDQS 和UDQS 分別為低位和高位數(shù)據(jù)選通, 只有在不同數(shù)據(jù)選通模式通過EMR 的控制位被使能時才被使用。
關(guān)鍵字:達芬奇數(shù)字視頻單元
DM365 與K9F2808U0C 的接口框圖如圖4 所示。
EN C28J60 以太網(wǎng)控制器是美國微芯科技公司推出的產(chǎn)品, 適用于精簡的嵌入式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。DM365 的SPI 接口與ENC28J60 芯片的SPI 接口相連。為片選輸入引腳, SCK 為時鐘輸入引腳, SI 為數(shù)據(jù)輸入引腳。EN C28J60 芯片與RJ 45 接口之間還需要連接兩個網(wǎng)絡(luò)變壓器。在差分接收引腳( T PIN+ / T PIN- )上連接一個專用于10BA SE T 操作的1 :1 脈沖變壓器; 在差分發(fā)送引腳( T POUT + / TPOUT - ) 上連接一個帶有中心抽頭的1:1 脈沖變壓器。變壓器起到電平轉(zhuǎn)換及電氣隔離的作用。
1. 4 視頻輸出設(shè)計
LCD 顯示器與視頻處理后端相連。視頻輸出部分框圖如圖6 所示。
圖6 視頻輸出框圖
OSD 模塊的主要功能是采集和混合視頻數(shù)據(jù)以及顯示/ 位圖數(shù)據(jù), 并將它們以YCbCr 格式傳輸給視頻編碼器( VENC) 。視頻和顯示數(shù)據(jù)從外部DDR2/ mDDR存儲器讀取。
2 結(jié) 語
該設(shè)計采用DM365 視頻處理芯片, 充分利用其外圍接口多的特點, 選用了一些外圍接口芯片, 以滿足智能視頻處理的功能。