面向便攜高清視頻應用DaVinci DM355處理器

　　TI的DaVinci解決方案可以面向廣闊的數(shù)字視頻應用，這些應用中許多都是現(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)絡攝像機、視頻嬰兒監(jiān)視器等等(如圖1所示)，所有這些應用都要求低功耗、便攜式和高清視頻。

　　TMS320DM355處理器概述

　　TMS320DM355處理器是TI推出的面向便攜高清視頻應用的新型低成本DaVinci平臺，其內(nèi)部結(jié)構如圖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。外設包括：USB2.0 HS OTG設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，其預覽處理引擎的等效DSP相當于90 M，圖像縮放等效為60 M，OSB等效為90 M，因此整體相當于240 M的處理能力，而VPSS+MJCP可以提供相當于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)的構成

　　DM355的軟件構成如圖3所示，可以看到它包括三個層次：應用層、I/O層和信號層。應用層和信號層通過VISA API連接在一起，VISA是TI視頻、影像、語音和音頻構成的軟件庫。應用層和I/O層通過EPSI API連接，即簡單外設的軟件接口。接口中應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編碼標準，則可以滿足TI認可的CODEC Engine的面向目標框架。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數(shù)字視頻開發(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。標準的外設有IIC及兩個音頻串口?？梢酝ㄟ^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、復合視頻輸入、以及用于視頻捕獲和顯示的復合視頻輸出。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、增加的開源應用程序、技術支持服務。這部分需要付費使用。
　　3. 第三層用于特定應用或客戶定制的應用，包括支持流媒體應用的媒體SDK，支持網(wǎng)絡設備的網(wǎng)絡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用，RigeRun會提供針對數(shù)字相片、數(shù)字媒體畫框、無線設備、網(wǎng)絡設備的參考方案。這些參考應用方案可以支持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、應用框架和可配置應用。

　　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。

　　更多詳細內(nèi)容，敬請登錄中電網(wǎng)在線座談網(wǎng)址：
　　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，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，大家需要配備一個數(shù)字視頻評 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、音頻相關的軟件和引 導下載程序，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的開發(fā)。

　　問：和DM644X和DM643X相比，DM355的架構有什么不同？
　　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)構上有200M ARM作控制處理功 能，視頻協(xié)處理器是固定結(jié)構，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)構實現(xiàn)，這些結(jié)構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，另外一個指標是在深度睡眠時不到1個mW。

　　問：是否在視頻應用方面的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，當應用中處理器沒 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認為HD視頻應用設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視頻服務器與目前的視頻服務 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。