基于DSP的多路音/視頻采集處理系統(tǒng)設計

　　l 引言

　　當前，在數(shù)字圖像處理中，由于數(shù)據(jù)量大、算法難度高，因此實時性成為技術難點之一。如果采用專用電路實現(xiàn)，雖然實時性得到保證，但系統(tǒng)的靈活度大大降低。因此，尋求一種高速通用數(shù)字信號處理系統(tǒng)成為當務之急。

　　II公司推出的TMS320DM642(以下簡稱DM642)型數(shù)字信號處理器可實時處理4路模擬視頻和音頻輸入、l路模擬/數(shù)字視頻和1路模擬音頻信號輸出，適應PAL/NTSC標準復合視頻CVBS或分量視頻Y/C格式的模擬信號輸入，可適應PAL/NTSC標準S端子或數(shù)字RGB模擬/數(shù)字信號輸出，可適應標準麥克風或立體聲音頻模擬輸入及標準立體聲音頻模擬輸出，具有對多路采集數(shù)據(jù)進行實時處理和分析的功能，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)和圖像疊加顯示。

　　2 DM642簡介

　　DM642型數(shù)字信號處理器可采用500 MHz或600 MHz的工作頻率，每秒最多可完成4.8 G次操作，具備在線編程功能，帶有的豐富外圍接口可以與多種存儲器相連，可以直接與網(wǎng)絡連接，是高速圖像處理的優(yōu)選器件。

　　DM642的CPU采用第二代VelociTI.2內(nèi)核結構，含有雙數(shù)據(jù)通路、8個運算單元，每周期可執(zhí)行8條32-bit指令，支持4個16-bit和8個8-bit連乘加MAC指令，有64個寄存器，取數(shù)/存數(shù)的數(shù)據(jù)通道為64-bit。

　　DM642采用帶2級存儲器的完全存儲器分層體系結構，2級存儲器中的Cache控制器可以自動完成分層存儲器體系結構的管理和調(diào)度，外部存儲器訪問和片上外設的訪問通過EDMA完成。

　　DM642有3個視頻輸入輸出口和多路音頻信號的輸入輸出串口。外部存儲器接口EMIF提供了64-bit寬度的外總線數(shù)據(jù)接口，支持與各種器件的無膠合接口。DM642還具有主機并行接口、外圍設備互聯(lián)口、多通道緩存串口和通用I/O端口。

　　3 系統(tǒng)功能與硬件電路設計

　　3.1 系統(tǒng)總體結構

　　系統(tǒng)總體結構如圖1所示，圖像采集和預處理單元主要完成圖像信號的輸入，具有多路信號復用功能，對輸入的模擬視頻信號進行數(shù)字化及格式的轉(zhuǎn)變。FPGA控制系統(tǒng)的邏輯和圖像數(shù)據(jù)的流向，并且可對DM642輸出的圖像數(shù)據(jù)進行加工，進而輸出到圖像編碼單元。圖像處理單元采用DM642進行高速數(shù)據(jù)處理和分析。圖像編碼單元對圖像數(shù)據(jù)進行編碼，形成標準的模擬視頻信號，可以直接輸出到顯示設備上。

　　對于4路視頻和4路音頻信號，CPU在1個時刻只能處理1路數(shù)據(jù)，DM642片外位于EMIF的CEO地址空間擴展了2個4 Mx32 bit的SDRAM，可分別存放圖像采集數(shù)據(jù)和圖像處理數(shù)據(jù)，以提高數(shù)據(jù)采集和存儲速度。

　　3.2 視頻口接口設計

　　DM642有3個視頻口，每個都可以配置為上下2個通道，但2個通道必須同時為視頻輸入口或輸出口。結合實際應用，DM642帶了4路模擬視頻輸入(cif格式，分辨率為352