TMS320DM642的視頻實(shí)時(shí)處理和顯示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘要：為了解決某些領(lǐng)域?qū)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/視頻">視頻實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)工作溫度范圍要求較高的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了基于TMS320DM642和ADV7179的視頻實(shí)時(shí)處理和顯示系統(tǒng)，包括系統(tǒng)硬件和基于DSP／BIOS的軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。同時(shí)還提出了一種采用TMS320DM642 GPIO接口接收MPEG-2傳輸流(TS)的方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)果較好地驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性和正確性。
關(guān)鍵詞：TMS320DM642；ADV7179；視頻處理；視頻顯示

引言
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理器的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。涉及的應(yīng)用領(lǐng)域大到航空航天器材，如飛機(jī)、飛船等；小到日常電子產(chǎn)品，如手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、MP4、多媒體和通信設(shè)備等。TMS320DM642(以下簡(jiǎn)稱DM642)是TI公司推出的一款32位定點(diǎn)DSP芯片，主要面向數(shù)字媒體，特別適合于音視頻信號(hào)的處理。
然而目前國(guó)內(nèi)基于DM642的視頻顯示方案大多采用飛利浦公司的SAA71XX系列視頻編碼芯片，而這些芯片的工作溫度都不能滿足標(biāo)準(zhǔn)T業(yè)溫度范圍(-40～+85℃)。本文提出的方案采用的全部芯片的工作溫度范圍均能滿足工業(yè)溫度標(biāo)準(zhǔn)，因此具有更廣泛的適用環(huán)境。

1 DM642結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
DM642保留了C64x原有的內(nèi)核結(jié)構(gòu)，工作頻率由內(nèi)部倍頻器設(shè)置，可以達(dá)到500 MHz、600 MHz和720MHz。相應(yīng)的時(shí)鐘周期為2 ns、1．67 ns和1．39 ns。每秒可執(zhí)行指令數(shù)為4 000 MIPS、4 800 MIPS和5 760 MIPS。DM642采用TI公司第二代增強(qiáng)型超長(zhǎng)指令集(VelociTI．2)，它的EMIFA接口數(shù)據(jù)總線寬度為64位，最高數(shù)據(jù)存取頻率為133 MHz，可直接與大容量、低成本的SDRAM芯片無(wú)縫連接。DM642片上帶有3個(gè)雙通道數(shù)字視頻接口，可同時(shí)處理多路數(shù)字視頻流。
TMS320DM642的片上存儲(chǔ)空間分為L(zhǎng)1存儲(chǔ)區(qū)和L2存儲(chǔ)區(qū)兩部分。L1存儲(chǔ)區(qū)又分為程序存儲(chǔ)空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，程序存儲(chǔ)空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的容量均為16K×8位；L2存儲(chǔ)區(qū)為單一的RAM，其容量為256K×8位，L2存儲(chǔ)區(qū)管理外部擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器。

2 ADV7179硬件特性
ADV7179是ADI公司生產(chǎn)的一款數(shù)字視頻編碼芯片，它能將8位CCIR-601 4：2：2格式的數(shù)字視頻信號(hào)分量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的模擬基帶電視信號(hào)。ADV7179是一款高性能、小尺寸的芯片，40引腳的LFCSP封裝大小僅為6 mm×6 mm，而且具有出色的APM(Advanced Power Management，高級(jí)電源管理)功能，特別適合應(yīng)用于手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)及手持視頻設(shè)備上。ADV7179具有標(biāo)準(zhǔn)I2C總線接口，支持I2C總線快速通信模式，能通過(guò)主機(jī)對(duì)其進(jìn)行方便的配置。ADV7179具有3個(gè)可編程控制的高性能10位視頻DAC，可分別輸出CVBS、Y／C或RGB信號(hào)，為了節(jié)省功率消耗，可關(guān)閉DAC中的一個(gè)或幾個(gè)。ADV7179的工作電壓可選2．8 V或3．3 V，在兩種工作電壓下的工作溫度分別可達(dá)-20～+85℃和-40～+85℃，因此ADV7179可應(yīng)用在溫度要求較高的場(chǎng)合。

3 硬件設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。其中虛線框部分為本系統(tǒng)所需外接的硬件資源。DM642的GPIO模塊接收從外部SPI接口輸入的視頻TS流，并將其存儲(chǔ)在外部SDRAM中以待處理。DSP按幀讀取SDRAM中的TS流數(shù)據(jù)，進(jìn)行解復(fù)用和解壓縮，輸出BT656格式的視頻數(shù)據(jù)到ADV717 9。ADV7179將接收到的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行D／A轉(zhuǎn)換編碼，輸出PAL／NTSC制的模擬視頻信號(hào)到顯示器。

3．1 時(shí)鐘模塊
本系統(tǒng)時(shí)鐘源選擇了50 MHz的高精度有源晶振，晶振輸出的時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)時(shí)鐘緩沖器芯片ICS551后為DM642提供時(shí)鐘。設(shè)計(jì)中DM642的CLKMODE1和CLKMODE0引腳分別接高電平和低電平，因此DSP倍頻因子設(shè)置成12，即DM642的工作主頻為50 MHz×12=600 MHz。另一方面，為了給EMIF接口擴(kuò)展SDRAM提供備用時(shí)鐘方案，設(shè)計(jì)了備用時(shí)鐘電路。25 MHz高精度無(wú)源晶振輸出的時(shí)鐘信號(hào)輸入鐘乘法器ICS512，通過(guò)對(duì)ICS512的S1、S0引腳高低電平的不同設(shè)置，可以得到125MHz、133．33 MHz、150 MHz等不同頻率的時(shí)鐘信號(hào)，作為EMIF接口的備用同步時(shí)鐘選擇。本設(shè)計(jì)采用1／4×CPU時(shí)鐘作為EMIF接口的同步時(shí)鐘。