基于DSP的視頻采集存儲系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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視頻采集系統(tǒng)在航天、工業(yè)等領(lǐng)域大量存在，隨著多媒體技術(shù)的快速發(fā)展．對視頻采集及處理技術(shù)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(shí)時性及擴(kuò)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(luò)傳輸器組成的集視頻采集、壓縮、存儲、網(wǎng)絡(luò)傳輸于一體的多功能視頻處理系統(tǒng)。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
圖l給出系統(tǒng)硬件原理圖。TMS320DM642器件具有強(qiáng)大的處理能力和豐富的外部設(shè)備接口。滿足各種不同應(yīng)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(dá)到4 800MI／s，內(nèi)部具有256 K字節(jié)的二級緩存結(jié)構(gòu)：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(biāo)準(zhǔn)；并具有多通道音頻接口(McASP)、10／100 Mb／s以太網(wǎng)介質(zhì)接入控制器(EMAC)，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)和多媒體的需要，其片內(nèi)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(zhuǎn)換成8 bit的ITUBT．656格式的數(shù)字視頻信號，同時將相應(yīng)的同步信息，比如行、場同步信號等，打包成內(nèi)嵌同步頭信號送入TMS320DM642的VP0接口模塊．再通過TMS320DM642的內(nèi)部集成外設(shè)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(luò)和12倍的片內(nèi)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(jì)算復(fù)雜。系統(tǒng)在TMS320DM642的CEO空間通過EMIFA接口外擴(kuò)了2片SDRAM存儲器，頻率為133 MHz，由外部ECLKIN外接PLL(Phase Locked Loop)產(chǎn)生133 MHz時鐘，使系統(tǒng)的SDRAM存儲空間達(dá)到32 MB。
TMS320DM642的Boot為EMIFA方式，系統(tǒng)在CEl空間外擴(kuò)了一片F(xiàn)lash AM29LV320存儲器作為程序存儲器，當(dāng)TMS320DM642上電或復(fù)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(kuò)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(nèi)的控制信號，包括測試信號、復(fù)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(yù)留了部分引腳用于系統(tǒng)功能的擴(kuò)展。同時TMS320DM642內(nèi)部集成了以太網(wǎng)控制器外設(shè)，在外部只需外擴(kuò)PHY物理層器件LXT971就可為系統(tǒng)構(gòu)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(luò)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(guān)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(zhuǎn)換器寫FIF0，F(xiàn)IF0半滿時，通過HF信號通知CPLD，CPLD對TMS320DM642產(chǎn)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(nèi)存(SDRAM)中，DSP處理過的數(shù)據(jù)寫入DSP內(nèi)軟FIF0，判斷寫外部接口滿足條件后，軟FIFO內(nèi)數(shù)據(jù)可通過以太網(wǎng)，串口等接口輸出。視頻信號經(jīng)解碼器轉(zhuǎn)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(jīng)以太網(wǎng)或串口輸出。
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