《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁(yè) > 嵌入式技術(shù) > 解決方案 > 基于ADI ADSP-BF561的寬帶信息終端設(shè)計(jì)

基于ADI ADSP-BF561的寬帶信息終端設(shè)計(jì)

2011-10-18
關(guān)鍵詞: DSP 信息終端 ADSP-BF561

隨著家電、通信、消費(fèi)電子“3C”合一的大趨勢(shì),基于IP寬帶網(wǎng)絡(luò)的IPTV系統(tǒng)逐漸成為熱點(diǎn)。IPTV(Internet Protocol TV or Interactive Personal TV)也叫交互式網(wǎng)絡(luò)電視,是利用寬帶網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施,一般以IP機(jī)頂盒作為主要終端設(shè)備,集互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、通信等多種技術(shù)于一體,通過IP協(xié)議向家庭用戶提供包括數(shù)字電視在內(nèi)的多種交互式數(shù)字媒體服務(wù)的嶄新技術(shù)。

  本文提出并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種基于Blackfin BF561的寬帶信息終端。該終端采用目前計(jì)算機(jī)領(lǐng)域最為活躍的嵌入式系統(tǒng)技術(shù),以高性能DSP處理器和嵌入式Linux操作系統(tǒng)為核心,對(duì)寬帶信息終端進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。

  該寬帶信息終端實(shí)際上是一款低端的IPTV機(jī)頂盒,可為用戶提供互聯(lián)網(wǎng)信息瀏覽和流媒體視頻播放服務(wù)。該終端在國(guó)內(nèi)電信運(yùn)營(yíng)商現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)條件(主要是網(wǎng)絡(luò)帶寬)下,能夠呈現(xiàn)比較理想的媒體播放效果。

  該終端已經(jīng)成功商用,在四川電信的農(nóng)村信息化工程中得到批量采購(gòu)。目前,依托四川電信部署的農(nóng)村綜合信息內(nèi)容平臺(tái),已有數(shù)千臺(tái)該款寬帶信息終端推廣到四川各地農(nóng)村使用。

  2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

  2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

  基于DSP的寬帶信息終端的系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理如圖1所示,uClinux操作系統(tǒng)、音視頻解碼、各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、嵌入式瀏覽器、流媒體播放器、圖形用戶界面均由BF561處理,通過PPI、SPORT、UART等多種通訊接口,和外接外圍器件進(jìn)行連接。

  Blackfin BF561是Analog Devices公司近年針對(duì)高端多媒體應(yīng)用推出的雙核DSP處理器。BF561作為對(duì)稱多處理器(SMP)器件,它的每一顆內(nèi)核都有自己的高速L1指令和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,同時(shí)兩顆內(nèi)核共享128KB的L2存儲(chǔ)器。每顆內(nèi)核都能訪問多種外設(shè),包括視頻接口、串口和定時(shí)器等。[2] 此外,Blackfin處理器還擁有高性能處理器內(nèi)核、高帶寬DMA性能、專為增強(qiáng)視頻處理定義的指令集、高效控制處理、分層存儲(chǔ)器、動(dòng)態(tài)電源管理等特性。

  在設(shè)計(jì)中,采用BF561的一顆內(nèi)核處理所有“MCU型”任務(wù),例如圖形重疊、網(wǎng)絡(luò)管理和流程控制,同時(shí)運(yùn)行uClinux操作系統(tǒng);另一顆內(nèi)核則執(zhí)行主要的DSP功能。我們將MP3音頻解碼也置于處理“MCU型”任務(wù)的那顆內(nèi)核中,而另一顆內(nèi)核則只進(jìn)行MPEG4視頻解碼處理。[4]

 


圖1 基于DSP的寬帶信息終端系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖

  下面從視頻流程、音頻流程、網(wǎng)絡(luò)通訊對(duì)系統(tǒng)主機(jī)進(jìn)行描述。

  2.1.1        視頻信號(hào)的再現(xiàn)

  從網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖镜氐囊曨l信號(hào)(視頻、文本),經(jīng)過以太網(wǎng)控制器的信號(hào)處理,通過總線輸入到BF561,經(jīng)過MPEG4解碼器處理成ITU656格式,再經(jīng)過 DAC轉(zhuǎn)換成CVBS或Y/C信號(hào),在電視上顯示,從而實(shí)現(xiàn)了視頻圖像的重現(xiàn)。DAC采用Analog Devices公司的ADV7179KCP芯片。

  2.1.2      音頻信號(hào)的拾取和再現(xiàn)

  從網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖镜氐囊纛l信號(hào)(MP3),經(jīng)過以太網(wǎng)控制器的信號(hào)處理,通過總線輸入到BF561,經(jīng)過MP3解碼器處理成ITU656格式,再經(jīng)過 DAC轉(zhuǎn)換成模擬音頻信號(hào),在電視上實(shí)現(xiàn)重放。DAC采用WOLFSON公司的WM8731S芯片。[5]

  2.1.3    網(wǎng)絡(luò)處理

  本系統(tǒng)采用單網(wǎng)口設(shè)計(jì)。以太網(wǎng)控制器采用SMSC公司的LAN9115全雙工16BIT以太網(wǎng)控制器, 可適應(yīng)100Base-TX/10Base-T。

  2.2      系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

  系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)原理如圖2所示,系統(tǒng)應(yīng)用程序運(yùn)行于uClinux操作系統(tǒng)之上,內(nèi)核版本為2.6.11,終端應(yīng)用采用多進(jìn)程并行和進(jìn)程間通信機(jī)制。

 


  系統(tǒng)軟件由運(yùn)行于uClinux內(nèi)核的驅(qū)動(dòng)程序、內(nèi)核任務(wù)以及用戶程序組成。

  ● 內(nèi)核驅(qū)動(dòng)程序

 ?、啪W(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng);⑵PPI視頻輸出模塊;⑶基于SPORT0音頻驅(qū)動(dòng)程序;

 ?、群土硪缓私换サ哪K。

  ● 運(yùn)行于內(nèi)核態(tài)的功能模塊

 ?、呕赥imer驅(qū)動(dòng)的視頻解碼模塊;

  ⑵完成音頻Adaptive Jitter Buffer功能以及音頻解碼。

  ● 用戶程序

  ⑴GUI用戶程序界面模塊;⑵嵌入式瀏覽器模塊;⑶RTSP流媒體播放器模塊;[6]

  ⑷解碼器接口,RTP/RTCP模塊。

  3 系統(tǒng)實(shí)踐

  該終端已經(jīng)實(shí)現(xiàn),并經(jīng)過數(shù)輪系統(tǒng)測(cè)試與質(zhì)量改進(jìn),已成功推向市場(chǎng),并在現(xiàn)階段具有優(yōu)異的成本優(yōu)勢(shì)和良好的擴(kuò)展性。如圖3所示,是該終端圖形用戶界面的主菜單截圖。

  在實(shí)現(xiàn)過程中,由于是面向客戶進(jìn)行定制設(shè)計(jì),視頻解碼和音頻解碼分別取定為MPEG4和MP3。實(shí)際上,基于BF561的DSP特性,還可以在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)H264、AVS等其它多種解碼器,從而實(shí)現(xiàn)支持多種解碼器格式的寬帶信息終端,具有良好的擴(kuò)展性。而事實(shí)上,Analog Devices公司的很多合作伙伴,都已經(jīng)在BF561上成功實(shí)現(xiàn)MPEG4/H264的CIF/D1解碼器。

 


圖3 圖形用戶界面主菜單截圖

  4 結(jié)論

  本系統(tǒng)成本優(yōu)勢(shì)明顯。其中采用的Blackfin uClinux操作系統(tǒng),由ADI公司支持的技術(shù)網(wǎng)站免費(fèi)提供;ADI公司還攜該網(wǎng)站一起,向用戶提供持續(xù)的技術(shù)支持(如版本升級(jí)、新項(xiàng)目資源提供等)。

  實(shí)際上,由于ADI BF561天然具備對(duì)稱多處理器(SMP)體系結(jié)構(gòu)的特性,它采用完全的兩個(gè)處理器通過高速通道相連,并共享外設(shè)和存儲(chǔ)器空間[2],使得開發(fā)人員可以將大量的運(yùn)算應(yīng)用均勻分配到每顆內(nèi)核上,從而最大限度地利用雙核處理器資源,有效控制成本。另一方面,由于DSP的可編程特性,本系統(tǒng)除了能充分利用處理器資源,在多種解碼能力(如AVS)的后續(xù)擴(kuò)展方面,優(yōu)勢(shì)也非常顯著。

  總之,本文結(jié)合當(dāng)前的“3C”融合趨勢(shì)和IPTV技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀,提出并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種基于DSP的寬帶信息終端。該終端具有很高的可靠性、良好的擴(kuò)展性和優(yōu)異的性能價(jià)格比,并已在市場(chǎng)批量推廣中得到了有效驗(yàn)證。

本站內(nèi)容除特別聲明的原創(chuàng)文章之外,轉(zhuǎn)載內(nèi)容只為傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)站贊同其觀點(diǎn)。轉(zhuǎn)載的所有的文章、圖片、音/視頻文件等資料的版權(quán)歸版權(quán)所有權(quán)人所有。本站采用的非本站原創(chuàng)文章及圖片等內(nèi)容無法一一聯(lián)系確認(rèn)版權(quán)者。如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問題,請(qǐng)及時(shí)通過電子郵件或電話通知我們,以便迅速采取適當(dāng)措施,避免給雙方造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。聯(lián)系電話:010-82306118;郵箱:aet@chinaaet.com。