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面向便攜高清視頻應(yīng)用DaVinci DM355處理器

作者:TI公司 時間:2008-08-18 來源:中電網(wǎng) 收藏

  的DaVinci解決方案可以面向廣闊的應(yīng)用,這些應(yīng)用中許多都是現(xiàn)在很熱門的產(chǎn)品,包括個人媒體播放器、數(shù)碼相機、數(shù)碼相框、IP網(wǎng)絡(luò)攝像機、視頻嬰兒監(jiān)視器等等(如圖1所示),所有這些應(yīng)用都要求低功耗、便攜式和高清視頻。

本文引用地址:http://www.butianyuan.cn/article/87066.htm

  

  處理器是推出的面向便攜高清視頻應(yīng)用的新型低成本DaVinci平臺,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。DM355可以實現(xiàn)720P高清MPEG-4編碼或解碼,支持30fps實時處理,編碼解碼能力可達每秒5000萬像素。其內(nèi)核包含了頻率為216 MHz或270 MHz的ARM926EJ-STM、MJCP協(xié)處理器,及包含有前端和后端的視頻處理子系統(tǒng),可支持CCD控制器預(yù)覽、圖像縮放。此外,ARM端有16 KB指令高速緩存、8 KB數(shù)據(jù)高速緩存、8 KB ROM以及32 KB程序/數(shù)據(jù)緩存。外設(shè)包括:USB2.0 HS OTG設(shè)備與迷你主機物理接口,可連接DDR/DDR2的外部存儲器接口(EMIF)。封裝為329引腳,0.65 mm間距的13×13 mmBGA。

  集成式MJCP相當(dāng)于400 M的DSP,將包含有前端和后端的視頻處理子系統(tǒng)稱為VPSS,其預(yù)覽處理引擎的等效DSP相當(dāng)于90 M,圖像縮放等效為60 M,OSB等效為90 M,因此整體相當(dāng)于240 M的處理能力,而VPSS+MJCP可以提供相當(dāng)于640 M DSP處理能力,并針對OEM產(chǎn)品差異化提供ARM,以實現(xiàn)整體系統(tǒng)的控制,也可以實現(xiàn)實時操作系統(tǒng)。


  DM355軟件系統(tǒng)的構(gòu)成

  DM355的軟件構(gòu)成如圖3所示,可以看到它包括三個層次:應(yīng)用層、I/O層和信號層。應(yīng)用層和信號層通過VISA API連接在一起,VISA是視頻、影像、語音和音頻構(gòu)成的軟件庫。應(yīng)用層和I/O層通過EPSI API連接,即簡單外設(shè)的軟件接口。接口中應(yīng)用層包括用戶接口和處理線層,I/O接口包括VPSS視頻前端(VPFE)與視頻后端(VPBE),IIC,ASP,UART接口以及以太網(wǎng)接口(EMAC)。軟件底層建立于操作系統(tǒng)層MontaVista Linux。

  TI針對DaVinci的軟件開發(fā)策略的宗旨是幫助開發(fā)人員加快產(chǎn)品開發(fā)推向市場的速度,包括編解碼引擎(CODEC Engine)框架和VISA的API驅(qū)動軟件。算法在信號層運行,只要這些算法的編寫符合xDM編碼標(biāo)準(zhǔn),則可以滿足TI認(rèn)可的CODEC Engine的面向目標(biāo)框架。CODEC Engine提供強大的一致性接口,用于動態(tài)創(chuàng)建和刪除算法,包括相同或不相同的編碼算法例程,也就是說對于一個給定的算法例程可以對其提供或收回存儲器和DMA。由于系統(tǒng)存在一個中心資源管理器,從而可以實現(xiàn):系統(tǒng)集成時避免資源沖突;資源共享,如獲取存儲器和DMA;動態(tài)分配資源不足時提供一致的錯誤處理。此外CODEC Engine還提供一個用于訪問和控制每個算法例程的一致性接口,這意味著同一級別的算法能夠方便地調(diào)換而不需對任何應(yīng)用代碼進行修改,例如交換音頻解碼1和音頻解碼2。這就是所謂的"繼承性"。接口的一致性允許同樣的應(yīng)用代碼可以跨越不同的平臺使用,如只含有DSP和只含有ARM或ARM和DSP集成的器件,也允許算法以自己的框架相互操作,只要它們是基于CODEC Engine的。

  VISA的API驅(qū)動軟件在引擎編解碼的頂部,信號處理層的復(fù)雜性可以概括為4個功能:

  1. 創(chuàng)建:創(chuàng)建一個例程。分配所需的存儲器以及初始化算法;
  2. 處理:啟動算法。調(diào)用算法處理功能,在緩存中搬移描述符;
  3. 控制:用于算法設(shè)計的改變。算法開發(fā)人員可以為用戶提供可控參數(shù);
  4. 刪除:從一個算法中刪除一個例程。與創(chuàng)建相對,是刪除一個特定算法例程的存儲器。
  如前所述,VISA的API驅(qū)動軟件提供四種處理內(nèi)容:視頻、影像、語音和音頻。對于編碼和解碼有獨立的API驅(qū)動軟件,因此總計有8個級別的API:VIDENC、IMGENC、SPHENC、AUDENC、VIDDEC、IMGDEC、SPHDEC、AUDDEC。

  圖4所示的為DM355開發(fā)評估模塊即DVEVM系統(tǒng)框圖,該框圖包含了各種各樣豐富的外圍接口,如:可以與USB連接器相連的USB接口,通過子卡連接器連接到串口的UART,可以采用TI的TVP5146或Micron的影像視頻傳感器進行視頻輸入,DM355的視頻輸出可以連接到THS8200子卡,從而使視頻輸出到高清顯示器和LCD的子卡。標(biāo)準(zhǔn)的外設(shè)有IIC及兩個音頻串口。可以通過增加以太網(wǎng)芯片,利用存儲器擴展接口EMIF擴展以太網(wǎng)接口EMAC。板上還包含了2G的Flash,可與AIC33連接的音頻輸入和輸出、復(fù)合視頻輸入、以及用于視頻捕獲和顯示的復(fù)合視頻輸出。圖5所示的是實際的DM355評估板。



  DM355開發(fā)工具

  DM355可以使用RidgeRun開發(fā),它是TI的第三方工具,圖6列出了4個不同層次的支持模式:

  1. 底層為免費的SDK,現(xiàn)可從RigeRun的網(wǎng)站(www.ridgerun.com)免費下載,內(nèi)容包括:現(xiàn)有的帶實時補丁程序的Linux內(nèi)核,支持uClibc和NPTL庫,開源開發(fā)和調(diào)試工具。

  2. 第二層是開發(fā)者SDK,其中有:工具、增加的驅(qū)動程序、增加的開源應(yīng)用程序、技術(shù)支持服務(wù)。這部分需要付費使用。
  3. 第三層用于特定應(yīng)用或客戶定制的應(yīng)用,包括支持流媒體應(yīng)用的媒體SDK,支持網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)SDK,支持快速緊湊的用戶接口SDK。
  4. 頂層代表了完整的參考應(yīng)用,RigeRun會提供針對數(shù)字相片、數(shù)字媒體畫框、無線設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的參考方案。這些參考應(yīng)用方案可以支持OEM廠商和產(chǎn)品公司得到將近90%的完整設(shè)計,只有經(jīng)過配置即可使客戶的產(chǎn)品滿足有特色的要求。

  RidgeRun的媒體SDK分為三層,底層是DaVinci SoC,RidgeRun媒體SDK在DanVinci中可以運行通用代碼;第二層是TI CODEC Engine,由TI提供,RidgeRun的SDK調(diào)用VISA API層隔離特定的CODEC實現(xiàn)過程中的相互影響;最上層為RidgeRun媒體SDK的一個部分,可為CODEC Engine提供Gstreamer的插入。這個軟件層可以處理所有的文件類型和I/O處理。

  RidgeRun的目標(biāo)是希望幫助客戶快速的進入市場,所有的Linux內(nèi)核、驅(qū)動程序、SDK和應(yīng)用的框架都是可以通過配置平臺進行配置的,這就允許客戶采用RidgeRun的產(chǎn)品在幾個小時或一兩天內(nèi)開發(fā)出硬件板,并實現(xiàn)所有需要的驅(qū)動程序、應(yīng)用框架和可配置應(yīng)用。

  作為一款低價位DaVinci平臺,DM355還可以得到MontaVista強有力的支持。開發(fā)DM355可以通過TI遍及全球的DaVinci第三方支持網(wǎng)絡(luò)得到更好的支持,包括兩家Linux伙伴,VCE的合作伙伴以及經(jīng)驗豐富的視頻和語音的第三方合作伙伴。第三方合作伙伴還可以提供諸如用戶界面、模塊、瀏覽器等方面的支持。另外還有視頻影像傳感器方面合作伙伴的支持等。因此其支持體系非常全面,第三方支持也非常到位。

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  http://seminar.eccn.com/071123/jchf.asp

  問答選編

  問:DM355處理器采用什么樣的指令系統(tǒng)?
  答:TI的DM355處理器包含了ARM9加協(xié)處理器架構(gòu),主要使用ARM9的處理器,ARM9處理器支持32位或16位 的指令集。

  問:DM355處理器前期開發(fā)需要做哪些投入?
  答:對于DM355開發(fā)而言,大家需要配備一個評 估板。評估板包含開發(fā)需要的基本內(nèi)容,板上包含蒙娜 Linux的演示、針對接口驅(qū)動程序、音頻相關(guān)的軟件和引 導(dǎo)下載程序,還有JPEG、MPEG-4和G.711的評估軟件 和視頻的輸入輸出等等。此外,還可以提供免費的參考 原理圖,有了這部分就可以做基礎(chǔ)的開發(fā)。

  問:和DM644X和DM643X相比,DM355的架構(gòu)有什么不同?
  答:DM355和達芬奇DM644X、DM643X不同之處在于ARM9和視頻協(xié)處理器,它沒有DM64X的核心,客戶開 發(fā)基于ARM系統(tǒng)上作系統(tǒng)控制處理,協(xié)處理器方面直接 可以用TI提供的GPEG-4和JPEG算法,如果有一些客 戶認(rèn)為達芬奇在軟件方面投入比較多的精力的話,那么 DM355是一個進入達芬奇平臺的很低門檻。

  問:DM355與飛思卡爾的i.MX27應(yīng)用處理器有什么區(qū)別?
  答: 有三點比較重要,第一是DM355支持MPEG-4高清720P, 第二是DM355有很低的功耗,第三是DM355屬于達芬 奇系列,在RAM方面得到達芬奇系統(tǒng)的完整支持。

  問:與NXP1500比較,DM355在成本和性能上有什么優(yōu)缺點?
  答:DM355和1500從某種意義上說,并不是一個同類型的 產(chǎn)品,DM355功耗非常低,而且成本低,并有很強的支 持高清能力,在編程結(jié)構(gòu)上有200M ARM作控制處理功 能,視頻協(xié)處理器是固定結(jié)構(gòu),直接支持MPEG-4高清多 通道的處理,在功耗方面非常低,如柯達數(shù)碼相機用5 號電池供電,可以支持長時間的視頻實時錄像,相比之 下1500功耗比較高,不適合作便攜式的產(chǎn)品,而且對高 清方面沒有很好的支持。

  問:MJCP是否就是一個DSP? MPEG-4 與JPEG 的處理由它 完成, 是否加入了硬件方面的特性?
  答:MJCP是一個視頻協(xié)處理器,視頻協(xié)處理器并不是嚴(yán)格 意義上的DSP,是一個專用的處理單元,有專用的視頻 結(jié)構(gòu)實現(xiàn),這些結(jié)構(gòu)是通過軟件配置編程實現(xiàn)的,結(jié)合 了軟件和硬件的特性。

  問:DM355 處理器支持哪些高清視頻編碼格式?
  答:DM355支持MPEG4728T、支持編解碼、支持 JEPG,主 要是這三種格式。

  問:DM355處理器應(yīng)用程序編程接口(API)是否通用?
  答:TI在達芬奇系列的產(chǎn)品中使用了 API接口,這些core引 擎和接口在達芬奇系列處理器都是通用的。

  問:DM355處理30fps MPEG-4解碼時的典型功耗是多少?
  答:就數(shù)碼相機而言,用兩節(jié)5號電池在高清編碼如1280× 720P實時編碼的時候,最高的功耗不到400mW,能夠 連續(xù)播放80分鐘的高清晰視頻,目前市場上的方案往往 不到30分鐘,另外一個指標(biāo)是在深度睡眠時不到1個mW。

  問:是否在視頻應(yīng)用方面的400M以下的DSP都可以用 DM355替代?
  答:針對DM355在視頻編解碼方面,TI提供MPEG-4編解 碼庫和JPEG庫,這個平臺還不能支持MPEG-2的編解 碼,在操作系統(tǒng)方面,TI依靠第三方支持,我們支持 蒙娜VSTA的Linux,TI有第三方支持,在ARM9上的操作 系統(tǒng)也可以支持。

  問:DM355和TMS320VC5xxx系列的指令兼容嗎?
  答:在DM355上主要進行開發(fā)ARM部分,TMS320、 VC5000 系列是TI DSP,ARM和DSP指令不一樣,所以不兼容。

  問:DM355 處理器是否具有動態(tài)降耗功能?
  答:DM355有216 M或270MARM核,當(dāng)應(yīng)用中處理器沒 有處理音頻或者是簡單東西的時候,可以將ARM處理 器頻率調(diào)低一點,從而降低功耗,這個是可以進行調(diào)節(jié)的。

  問:TI認(rèn)為HD視頻應(yīng)用設(shè)計中難點有哪些方面?
  答:HD高清視頻中,最重要是視頻的編解碼,目前的編解碼 有專門的芯片和算法,開發(fā)的難度并不是很大,但在高清 方面牽涉各方面的資源會很多,TI在DM355提供這樣 的完整的算法給大家,高清系統(tǒng)設(shè)計方面需要考慮到前 端采用什么樣高清配套的傳感器,后端采用什么樣的輸 出方式,這方面TI達芬奇平臺有很好的考慮,可以給大 家更好的選擇。

  問:DaVinci處理器制作HD視頻服務(wù)器與目前的視頻服務(wù) 器相比體積上能減小到什么程度?可否用其做微小型 視頻服務(wù)器?
  答:這個問題非常好,因為DM355支持1280×720高清, 大家想到是否可以支持多路,這個答案是肯定的,我們目 前的客戶和合作伙伴,現(xiàn)在已經(jīng)作出了4個通道的safe視 頻服務(wù)器MPEG-4,我們推出的DM355封裝是0.65mm 間距,這樣的間距可以使產(chǎn)品的體積非常小,DM355在 應(yīng)用中如數(shù)碼像機、數(shù)字相框等可以做得很小,DM355還有 一個更小的封裝是0.5mm間距,所以作微小型的MPEG-4視頻 服務(wù)器沒有問題,既可以支持高清單路又可以支持多路 的方式。

  問:DM355有哪些成功案例?
  答:DM355首先成功應(yīng)用在高清數(shù)碼相機上,分辨率是 1200萬象素,JPEG壓縮和P20P的MPEG4實時編解碼, 功能類似于數(shù)字DV。再者是應(yīng)用在數(shù)碼相框上,可以支 持很高的分辨率和視頻的高清,另外在外國有嬰兒的高 清監(jiān)控器應(yīng)用,因為對嬰兒來說需要有很高的清晰圖像 以便家長隨時了解狀況,我們客戶用它實現(xiàn)了4個通道 的MPEG-4DVR。
 



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