基于S3C2510A的嵌入式數(shù)字硬盤錄像機的設(shè)計

S3C2510A是三星半導(dǎo)體生產(chǎn)的16/32位的RISC微控制器，屬于ARM9處理器系列，是針對基于以太網(wǎng)系統(tǒng)的低成本、高性能的微控制器解決方案。

2 TMS320DM648數(shù)字信號處理器簡介
TMS320DM648是TI公司于2007年推出的一款高性能的32位定點DSP，主要面向數(shù)字媒體應(yīng)用，屬于C6000系列DSP。

DM648保留了C64X原有的內(nèi)核結(jié)構(gòu)，工作頻率由內(nèi)部倍頻器設(shè)置，可以達到720MHz、800MHz或900MHz，相應(yīng)的時鐘周期為1.39ns、1.25ns或1.11ns，每秒可執(zhí)行指令數(shù)5760、6400和7200MIPS。此外DM648片上帶有5個雙通道（A、B兩通道）數(shù)字視頻口（VP口），可同時處理多路數(shù)字視頻流，片上帶有多通道串行音頻接口，可同時處理10路立體聲輸入/輸出音頻信號。

圖2 TMS320DM648結(jié)構(gòu)圖

核心模塊原理設(shè)計
整個數(shù)字硬盤錄像機根據(jù)功能可以劃分以下幾大核心模塊：

①主控制模塊；

②視音頻采集、壓縮模塊；

③視音頻預(yù)覽、回放模塊；

④其他模塊（電源、存儲器擴展、網(wǎng)絡(luò)傳輸、邏輯控制等）；

本文詳細介紹主控制模塊和視頻處理模塊的設(shè)計。

1 主控制模塊
本模塊主要實現(xiàn)系統(tǒng)的控制，對整個系統(tǒng)任務(wù)的運行進行分配與調(diào)度。S3C2510A本身內(nèi)置PCI控制器，5個PCI接口可分別和2個音/視頻壓縮模塊，1個圖像預(yù)覽，回放模塊，2個數(shù)據(jù)存儲模塊連接；再加上已有的串口，USB接口，網(wǎng)絡(luò)接口，I/O等組成整個系統(tǒng)的控制模塊。設(shè)計思路如圖3所示。

圖3 主控制模塊設(shè)計框圖

2 視音頻采集/壓縮模塊
視音頻信號處理的流程如下：模擬視頻信號先經(jīng)視頻解碼器TVP5154A轉(zhuǎn)換成8位YUV數(shù)字視頻信號Y[7:0],再送至DM648的視頻輸入接口。模擬音頻信號經(jīng)音頻AD轉(zhuǎn)換器PCM1801轉(zhuǎn)換為I2S格式的音頻數(shù)據(jù),進入多媒體壓縮芯片的音頻輸入接口,DM648將原始的視頻和音頻數(shù)據(jù)分別進行壓縮,再把壓縮視頻流和壓縮音頻流進行同步復(fù)合,產(chǎn)生H.264視頻復(fù)合流。一片DM648可以同時產(chǎn)生8個視/音頻通道的H.264復(fù)合數(shù)據(jù)流。DM648把每個視/音頻通道的復(fù)合視頻數(shù)據(jù)在片外DDRAM的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中排列成固定長度的數(shù)據(jù)包。當(dāng)緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)量超過一定的閾值,它就通過PCI中斷向主CPU發(fā)出請求,當(dāng)中斷被響應(yīng)時,主CPU從包緩沖區(qū)內(nèi)將數(shù)據(jù)取走。

DM648具有5個視頻端口,支持多種分辨率和標(biāo)準(zhǔn),如CCIR601、ITU-BT.656、BT.1120等,每個端口為20bit位寬,可以被靈活的配置為一個20/16bit或兩個10/8bit通道。同時,每個端口都可配置為視頻輸入或視頻輸出。

TVP5154A具有4個通道，每個通道均為具有可編程多態(tài)換算器(polymorphic scaler)的獨立解碼器，可通過嵌入式同步模塊將NTSC、PAL或SECAM視頻信號轉(zhuǎn)換成8位ITU-R BT.656格式，或使用分立同步模塊使輸出格式為8位4:2:2。

模擬攝像頭進行視頻數(shù)據(jù)采集，TVP5154A將采集到的模擬數(shù)據(jù)進行數(shù)字化，然后送給DM648的視頻端口進行壓縮處理。4片TI公司生產(chǎn)的TVP5154A，與2個DM648的連接可組成16路的視頻采集，壓縮模塊如圖4所示(只給出了8路的連接圖)。