《電子技術應用》
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基于DSP的視頻采集存儲系統(tǒng)設計
摘要: 視頻采集系統(tǒng)在航天、工業(yè)等領域大量存在,隨著多媒體技術的快速發(fā)展.對視頻采集及處理技術系統(tǒng)的性能提出更高的要求,如高采集速度、低功耗、信號連續(xù)平滑、延時小、實時性及擴展性等。TI公司推出的TMS320DM642器件很好地解決了上述問題,其豐富的外圍接口及專用的視頻處理模塊使得其非常適合日益發(fā)展的視頻處理系統(tǒng)。這里,提出了以TMS320DM642為核心,由解碼器TVP5150為視頻輸入解碼處理器,與非門Flash為存儲器、LXT971為網(wǎng)絡傳輸器組成的集視頻采集、壓縮、存儲、網(wǎng)絡傳輸于一體的多功能視頻處理系
Abstract:
Key words :

1 引言

        視頻采集系統(tǒng)在航天、工業(yè)等領域大量存在,隨著多媒體技術的快速發(fā)展.對視頻采集及處理技術系統(tǒng)的性能提出更高的要求,如高采集速度、低功耗、信號連續(xù)平滑、延時小、實時性及擴展性等。TI公司推出的TMS320DM642器件很好地解決了上述問題,其豐富的外圍接口及專用的視頻處理模塊使得其非常適合日益發(fā)展的視頻處理系統(tǒng)。這里,提出了以TMS320DM642為核心,由解碼器TVP5150為視頻輸入解碼處理器" target="_blank">解碼處理器,與非門Flash為存儲器、LXT971為網(wǎng)絡傳輸器組成的集視頻采集、壓縮、存儲、網(wǎng)絡傳輸于一體的多功能視頻處理系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)硬件設計

        圖l給出系統(tǒng)硬件原理圖。TMS320DM642器件具有強大的處理能力和豐富的外部設備接口。滿足各種不同應用環(huán)境的控制與圖像輸出的需要。TMS320DM642在600 MHz的時鐘主頻下,數(shù)字處理能力可達到4 800MI/s,內部具有256 K字節(jié)的二級緩存結構:TMS320DM642具有4個可配置的視頻接口(VP0~VP3),能提供與通用視頻編解碼器等數(shù)據(jù)流的無縫連接,支持ITU—BT.656等多個視頻標準;并具有多通道音頻接口(McASP)、10/100 Mb/s以太網(wǎng)介質接入控制器(EMAC),以適應網(wǎng)絡和多媒體的需要,其片內64位的EMIF(Eixtemal Memoryr Interface)接口可以與SDRAM、Flash等存儲器件無縫連接,極大方便大量數(shù)據(jù)的搬移。
 

        多功能視頻處理系統(tǒng)中CCD攝像頭將采集到的PAL制式的圖像信號通過視頻解碼器TVP5150轉換成8 bit的ITUBT.656格式的數(shù)字視頻信號,同時將相應的同步信息,比如行、場同步信號等,打包成內嵌同步頭信號送入TMS320DM642的VP0接口模塊.再通過TMS320DM642的內部集成外設將分離后的數(shù)字視頻信號通過EDMA送入SDRAM中,由DSP直接處理。TMS320DM642的CLOCK使用50 MHz的外部時鐘網(wǎng)絡和12倍的片內鎖相環(huán)倍頻系數(shù),將DSP的主頻配置為600 MHz。由于視頻采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲量大,計算復雜。系統(tǒng)在TMS320DM642的CEO空間通過EMIFA接口外擴了2片SDRAM存儲器,頻率為133 MHz,由外部ECLKIN外接PLL(Phase Locked Loop)產生133 MHz時鐘,使系統(tǒng)的SDRAM存儲空間達到32 MB。

        TMS320DM642的Boot為EMIFA方式,系統(tǒng)在CEl空間外擴了一片F(xiàn)lash AM29LV320存儲器作為程序存儲器,當TMS320DM642上電或復位啟動時,自動從AM29LV320上加載程序代碼。另外系統(tǒng)在CEl空間外擴了一片NAND FlashK9 K8G08130M用來存儲處理后的視頻數(shù)據(jù)。同時系統(tǒng)采用Ahera公司的CPLD EPM3064ATCl00,管理系統(tǒng)內的控制信號,包括測試信號、復位信號、使能及中斷信號、同步控制信號等,以及對TMS32013M642的部分地址空間的管理,CPLD還預留了部分引腳用于系統(tǒng)功能的擴展。同時TMS320DM642內部集成了以太網(wǎng)控制器外設,在外部只需外擴PHY物理層器件LXT971就可為系統(tǒng)構建一條100 Mb/s的高速以太網(wǎng)接口,使系統(tǒng)具有了網(wǎng)絡傳輸?shù)墓δ堋?br />
3 主要模塊數(shù)據(jù)處理

3.1 TMS320DM642數(shù)據(jù)處理模塊的工作流程


        TMS320DM642的工作流程如圖2所示。上電后,首先初始化DSP的CSL庫函數(shù),然后初始化PLL、GPIO及相關中斷寄存器,等待中斷信號的來臨。采集模塊中CPLD控制A/D轉換器寫FIF0,F(xiàn)IF0半滿時,通過HF信號通知CPLD,CPLD對TMS320DM642產生一個中斷信號,通知DSP將讀取的一幀圖像數(shù)據(jù)讀入到內存(SDRAM)中,DSP處理過的數(shù)據(jù)寫入DSP內軟FIF0,判斷寫外部接口滿足條件后,軟FIFO內數(shù)據(jù)可通過以太網(wǎng),串口等接口輸出。視頻信號經解碼器轉換成數(shù)字信號傳送到DSP的專用數(shù)字視頻接口。DSP將采集的信號放到一個臨時的緩沖空間里,緩沖空間滿后,觸發(fā)中斷。DSP接收到中斷后將緩沖空間里的數(shù)據(jù)放到圖像緩存(SDRAM)中。DSP處理數(shù)據(jù)后,將處理后的數(shù)據(jù)寫入圖像輸出緩存(SDRAM)。如果寫外部接口條件滿足,DSP即將處理后的數(shù)據(jù)從輸出緩存中讀出,然后經以太網(wǎng)或串口輸出。

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