DM642無線圖像傳輸?shù)腡S流傳輸新技術

摘要：介紹一種基于M642的視頻無線傳輸系統(tǒng)，在此基礎上重點探討了關于TS流傳輸的問題，提出了使用McBSP和GPIO方式分別實現(xiàn)TS流傳輸，并給出了一種改進的乒乓方式。實驗結果證明，采用McBSP和GPIO都可以解決TS流傳輸問題，但在速度和實現(xiàn)難度方面采用GPIO表現(xiàn)更好，改進型的乒乓結構也在一定程度上提高了程序的效率。
關鍵詞：TS流傳輸；DM642；視頻無線傳輸系統(tǒng)；EDMA；McBSP；GPIO

引言
無線通信技術因其免去了使用實體接線，為生活帶來諸多便利，因此受到廣大消費者的青睞。其中短距離無線通信技術作為無線通信的一個發(fā)展趨勢，越來越受到人們的關注。數(shù)字圖像信息及其處理技術正在發(fā)揮著越來越重要的作用，在人們生活中的地位也將越來越高。原來的民用設計普遍采用ASIC方式，如STi5517、STi5518等，但由于禁運等原因無法達到工業(yè)級及以上的標準。本設計采用的DM642和FPGA靈活性高，升級優(yōu)化方便，且達到了工業(yè)級等級以上。本文主要介紹TS流傳輸?shù)男路绞剑瑢崿F(xiàn)信源板中TS流實時傳輸?shù)叫诺腊迳稀?br />
1 簡介
1．1 基于DVB-T無線視頻傳輸系統(tǒng)
無線視頻傳輸系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)框圖如圖1所示。本系統(tǒng)硬件分為4個組成部分：信源編碼部分、信道編碼調制部分、射頻部分和接收機部分。

攝像頭采集視頻信號，并輸出PAL制的模擬電視信號。視頻解碼器將AV視頻信號數(shù)字化和解碼，轉化為YUV(4：2：2)格式輸出。TMS320DM 642將原始視頻以MPEG-2格式進行編碼，并且將編碼數(shù)據封裝為TS數(shù)據流。TS數(shù)據流以SPI并行數(shù)據格式傳遞給信道解碼部分。
信道編碼部分通過FPGA(EP3C55F484)對數(shù)據進行DVB-T編碼和中頻調制，調制信號經過模擬上變頻完成射頻調制。
接收機部分通過接收射頻信號并對其進行模擬下變頻，提取出感興趣的中頻信號，利用信道解調器對其進行信道解碼。解碼后的信源數(shù)據流以TS流格式傳送給TMS320DM642處理器。處理器先進行TS解包，再對MPEG-2數(shù)據流解壓縮。根據系統(tǒng)不同設置，可以通過PCI接口發(fā)送至PC端進行后端數(shù)據處理，或通過視頻編碼器將視頻信號還原為模擬電視信號。
1．2 傳送流(TS流)
TS流是由打包的視頻、音頻基本碼流再經過打包形成的復合碼流，每包長度為188字節(jié)，或由PS流分段截取，適用于誤碼較大的應用環(huán)境。傳送流的系統(tǒng)層可分作兩個子層：一個是相應于特定數(shù)據流操作(PES分組層，可變長度)，該層是為編解碼的控制而定義的邏輯結構，
PES頭包括流的性質、版權說明(該節(jié)目是原始節(jié)目還是復制節(jié)目)、加入時間標簽PTS和DTS、說明DSM的特殊模式等；另一個是相應于多路復用操作(TS分組層，188字節(jié)固定長度結構)，該層是針對交換和互操作而定義的，在TS頭中加入同步、說明有無差錯、有無加擾，加入連續(xù)計數(shù)和不連續(xù)性指示(因為節(jié)目流的包相互交叉)，加入節(jié)目參考時鐘PCR以及包識別PID等。兩個子層間的復用關系是將PES結構切割成一個個小包，作為TS包的凈荷嵌入到TS流結構中而建立起來的，這種結構可以很方便地實現(xiàn)直接從傳送流中解出原始音視頻數(shù)據，也可從一個或多個傳送流中抽取想要的基本流來進行解碼，或構造新的傳送流再次傳輸，還可以依據通信信道的質量在TS流與PS流間作切換。
1．3 數(shù)據在DM642接口的傳輸
I2C總線傳輸為140kb／s，速度慢，接口簡單，適合于各種芯片參數(shù)的配置或EEPROM訪問等數(shù)據量小的通信。視頻口傳輸為27M×20b／ s，數(shù)據較快，接口復雜，功能單一，一般只用于DSP與視頻編／解碼器之間的視頻數(shù)據傳輸。網口傳輸為10M／100M，通信協(xié)議復雜，若用FPGA實現(xiàn)，則接口也復雜，適合于DSP與PC機間的數(shù)據傳輸。McBSP傳輸為40 Mb／s，如果用FPGA實現(xiàn)接口較為簡單，適合于DSP與FPGA低速數(shù)據傳輸。GPIO傳輸為10M×n，n是GPIO的引腳數(shù)目，接口極其簡單，傳輸速度較快。如DM6437共有111個GPIO引腳，若用3個32位的GPIO則可達到960 Mb／s。即使用1個32位的GPIO bank也可以達到320 Mb／s，能夠滿足一般的數(shù)據傳輸需求。DM642有16個GPIO口，速度也可達到160 Mb／s，滿足設計要求。圖2即是GPIO方式傳輸TS流需要的時序。

如果利用任務或中斷的方式傳輸數(shù)據，因為數(shù)據量大，勢必增加CPU的負擔，這種負擔很有可能是CPU無法承受的。例如使用任務來傳輸，若數(shù)據為8 MB／s，則這個任務占用CPU 80％的時間，這是本應該占據大部分時問的圖像壓縮算法無法忍受的，并且時?？赡鼙煌蝗缙鋪淼闹袛啻驍喽鴣G失數(shù)據。若利用中斷來同步傳輸，而使CPU大部分時間在中斷中，亦是不現(xiàn)實的。這里采用DSP中的增強型的DMA模塊(EDMA)，在CPU不參與的情況下完成數(shù)據傳輸，只有傳輸完成才進入中斷，如此則解放出CPU，以使算法占用它。