基于小波視頻編解友專用芯片的視頻卡的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

（1，0）壓縮數(shù)據(jù)寄存器

（1，1）中斷控制和狀態(tài)寄存器

ADV612使用響應(yīng)信號(hào)（ACK）通知主機(jī)本次操作成功與否，響應(yīng)信號(hào)拉低表示操作成功，可進(jìn)行下一個(gè)操作。

1.4 ADV612的典型電路

ADV612的典型電路如圖2所示。

2 視頻卡的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

視頻卡由模擬視頻采集量化、視頻壓縮解壓縮、控制信號(hào)發(fā)生、8位到32位復(fù)用、視頻模擬輸出、PCI總線接口等多個(gè)單元模塊構(gòu)成，如圖3所示。

2.1 視頻采集量化單元

從視頻輸入插座輸入的全電視信號(hào)首先經(jīng)過該單元。該單元先對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行嵌位和抗混疊濾波。經(jīng)過濾波的信號(hào)送A/D轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，數(shù)字視頻進(jìn)入 Y/C分離電路進(jìn)行Y/C分離。分離的Y、UV信號(hào)分別送入亮度控制和色度對(duì)比度控制電路。在亮度控制電路與色度控制電路中，亮度和色度的信號(hào)電平根據(jù)用戶預(yù)設(shè)值得到增強(qiáng)或削弱。經(jīng)過亮度色度處理過的Y、U、V信號(hào)在YUV到Y(jié)crCb的轉(zhuǎn)換電路中轉(zhuǎn)換成國際標(biāo)準(zhǔn)的CCIR601的視頻數(shù)據(jù)流輸入到視頻壓縮解壓縮單元。視頻采集量化單元框圖如圖4所示。

2.2 視頻模擬輸出單元

進(jìn)入該單元的視頻信號(hào)經(jīng)過YcrCb到Y(jié)UV轉(zhuǎn)換電路，由YcrCb信號(hào)轉(zhuǎn)化成Y、UV信號(hào)分別輸出。Y信號(hào)進(jìn)入同步電路疊加視頻同步信號(hào)，UV信號(hào)進(jìn)入峰值電路加入峰值信號(hào)。加入視頻同步的Y信號(hào)和加入峰值的UV信號(hào)在混合電路混合，YUV數(shù)字視頻經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為模擬全電視信號(hào)，從模擬口輸出。視頻模擬輸出單元如圖5所示。

視頻采集量化單元與視頻模擬輸出單元都需要主機(jī)設(shè)定控制字，控制視頻信號(hào)的處理過程，如亮度、色度電平控制，帶通濾波的頻帶選擇等。視頻采集量化單元與視頻模擬輸出單元的控制接口均采用IIC總線接口，且兩個(gè)單元都是IIC總線的從設(shè)備。IIC總線是由飛利浦公司開發(fā)的串行總線，通過一根時(shí)鐘線和一根數(shù)據(jù)線，總線上的IIC主設(shè)備就可以與IIC從設(shè)備通信。視頻卡用89C51單片機(jī)的兩個(gè)串口模擬IIC總線的時(shí)鐘線和數(shù)據(jù)線，單片機(jī)的控制信號(hào)由控制發(fā)生電路產(chǎn)生。

2.3 視頻壓縮解壓縮單元

視頻壓縮解壓縮單元由ADV612和一片256K×16Bit的DRAM構(gòu)成，完成數(shù)字視頻的編解碼。ADV612的主機(jī)接口直接掛接在PCI接口單元的用戶總線上。ADV612的片內(nèi)FIFO通過PCI接口電路映射主機(jī)內(nèi)存地址空間中的一片512×32位大小的連續(xù)內(nèi)存，ADV612的直接寄存器則映射主機(jī)I/O空間的連續(xù)的4個(gè)I/O地址。ADV612 所需的RD、WR、CS、ADR1、ADR0均由控制發(fā)生電路產(chǎn)生?？刂瓢l(fā)生電路由一片EPLD完成。它翻譯PCI接口單元電路的讀寫、片選、中斷信號(hào)，并對(duì)地址信號(hào)進(jìn)行譯碼，產(chǎn)生ADV612所需的片選與讀寫信號(hào)和IIC讀寫控制器89C51所需的讀寫和中斷等控制信號(hào)，同時(shí)它將89C51和 ADV612的響應(yīng)信號(hào)發(fā)給PCI接口單元電路。視頻壓縮解壓縮單元電路如圖6所示。

2.4 復(fù)用單元電路

復(fù)用單元電路由8位到32位數(shù)據(jù)復(fù)用和復(fù)用數(shù)據(jù)緩存兩部分組成，如圖7所示。

復(fù)用單元電路在視頻卡處于解壓縮狀態(tài)時(shí)才開始工作。復(fù)用電路由一片EPLD構(gòu)成，它將8位的視頻數(shù)據(jù)在視頻時(shí)鐘的驅(qū)動(dòng)下復(fù)用成為32位寬度的數(shù)據(jù)。復(fù)用的目的是充分利用PCI總線的32位的數(shù)據(jù)總線。復(fù)用后的數(shù)據(jù)寫入作為數(shù)據(jù)緩存的雙口RAM中。雙口RAM的一個(gè)端口由復(fù)用電路控制，復(fù)用電路產(chǎn)生數(shù)據(jù)、地址、片選和寫信號(hào)；另一個(gè)端口的地址信號(hào)和讀信號(hào)來自PCI接口電路。當(dāng)雙口RAM中的數(shù)據(jù)量達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，EPLD發(fā)出中斷，通知主機(jī)取走雙口RAM中的數(shù)據(jù)。

2.5 PCI接口單元電路

PCI接口單元電路完成PCI總線到板上局部邏輯電路的橋接器的功能。它一方面實(shí)現(xiàn)與PCI總線接口的各種協(xié)議和規(guī)范；另一方面將PCI總線信號(hào)翻譯為對(duì)局部邏輯電路的操作，產(chǎn)生對(duì)局部邏輯的各種控制如中斷、片選、讀寫等，同時(shí)也將局部邏輯的響應(yīng)信號(hào)翻譯為PCI總線的響應(yīng)，將中斷信號(hào)轉(zhuǎn)化成為對(duì)PCI總線的中斷，通知主機(jī)局部邏輯電路需要主機(jī)參與操作。

3 壓縮卡的性能

視頻卡能夠工作在編碼和解碼兩種狀態(tài)：編碼時(shí)能夠?qū)崟r(shí)采集攝像頭從模擬視頻輸入口輸入的全電視信號(hào)，對(duì)模擬視頻信號(hào)進(jìn)行量化和壓縮；解碼時(shí)能夠?qū)崟r(shí)解壓縮主機(jī)送來的壓縮數(shù)據(jù)流，輸出的數(shù)字視頻信號(hào)可通過D/A轉(zhuǎn)換成全電視信號(hào)輸出到模擬視頻接口。壓縮卡具有如下性能：用戶可控制高清晰區(qū)域的位置和壓縮程度；精確的碼流控制，輸出壓縮碼率穩(wěn)定；高速的數(shù)據(jù)傳輸，與主機(jī)交互的峰值速率可達(dá)132MB/s。小波壓縮解壓縮卡的性能參數(shù)的大范圍可調(diào)使系統(tǒng)可在各種不同的網(wǎng)絡(luò)帶寬下工作。表1為視頻卡性能參數(shù)表。

表1 視頻卡性能參數(shù)表