達(dá)芬奇技術(shù)簡化數(shù)字視頻設(shè)計

　　ARM926EJ-S內(nèi)核

　　ARM926EJ-S內(nèi)核是采用管道化流水線的32位RISC處理器，同時配備Thumb擴(kuò)展。它能夠處理32位或16位的指令和8位、16位、32位的數(shù)據(jù)。它通過使用協(xié)處理器CP15和保護(hù)模塊使體系結(jié)構(gòu)得到增強(qiáng)，并提供數(shù)據(jù)和程序內(nèi)存管理單元(MMU)。

　　MMU具有兩個64項的轉(zhuǎn)換旁路緩存器(TLB)用于指令和數(shù)據(jù)流，每項均可映射存儲器的段、大頁和小頁。為了保證內(nèi)核周期的存取指令和數(shù)據(jù)，提供了獨立的16K字節(jié)指令Cache和8K字節(jié)數(shù)據(jù)Cache，指令和數(shù)據(jù)Cache都是通過VIVT四路連接。另外，還提供一個寫緩沖用于提升內(nèi)核性能，其緩沖數(shù)據(jù)容量高達(dá)17字。

　　TMS320C64x DSP內(nèi)核

　　TMS320C64x DSP內(nèi)核構(gòu)建在VelociTI.2體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，是VelociTI.2體系結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步增強(qiáng)，以其C64x內(nèi)核的先進(jìn)超長指令字(VLIW)結(jié)構(gòu)，獲得當(dāng)前應(yīng)用設(shè)備所需要的極高性能。

　　在結(jié)構(gòu)上其特點為：1)C64x片內(nèi)有2個數(shù)據(jù)通道、8個功能單元和2個一般目的寄存器文件(A和B)。而8個功能單元和2個寄存器文件又分成了相同的兩組，每組占用一個數(shù)據(jù)通道。兩個數(shù)據(jù)通道之間包含有兩個數(shù)據(jù)交叉通路。2)C64xDSP采用超長指令字(VLIW)，即在每個時鐘周期最高可提供8條 32位指令，總字長為256位的指令包同時分配到8個并行處理單元。在594MHz的時鐘頻率下，當(dāng)片內(nèi)8個處理單元同時運行時，其最大處理能力可以達(dá)到 4800MIPS。3)C64x DSP具有雙16bit擴(kuò)充功能，芯片能在一個周期內(nèi)完成雙16位的乘法、加減法、比較、移位等操作。C64x通過把DSP運算壓縮在較少的周期里，加速通信和圖像應(yīng)用。在增強(qiáng)并行性的擴(kuò)展中，四組8位/兩組16位指令允許每秒進(jìn)行約90億次8位乘法上累加周期(MAC)運算。

　　系統(tǒng)控制功能

　　TMS320DM6446微處理器的系統(tǒng)控制模塊提供了看門狗(WT)、中斷控制器、電源管理控制器、復(fù)位控制器及2個片上振蕩器。

　　視頻處理子系統(tǒng)(VPSS)

　　TMS320DM6446中的視頻處理子系統(tǒng)有兩個接口，分別為用于視頻輸入的視頻前端輸入(VPFF)接口和用于圖像輸出的視頻末端輸出(VPBE)接口。

　　視頻前端輸入(VPFE)接口由1個CCD控制器(CCDC)、1個預(yù)處理器、柱狀模塊、自動曝光/白平衡/聚焦模塊(H3A)和寄存器組成。CCD控制器可以與視頻解碼器、CMOS傳感器或電荷耦合裝置連接;預(yù)處理器是一個實時的圖形處理器，它把CMOS或CCD得到的原始圖形從RGB(三原色)轉(zhuǎn)變?yōu)閅UV4:2:0編碼;柱狀模塊和H3A模塊則提供原始圖形信息。

　　視頻末端輸出(VPBE)接口由1個在線視頻顯示處理器(OSD)和1個視頻編碼器組成。在線視頻顯示處理器既能夠顯示兩組獨立的視頻窗口或兩組獨立的OSD窗口，還可以以1個視頻窗口、1個OSD窗口和1個屬性窗口的形式顯示。視頻解碼器以54MHz進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，可以提供NTSC/PAL、S等格式的視頻或音頻輸出。

　　電源管理

　　TMS320DM6446有三種電源管理模式：備用電源模式、低功耗運行模式和正常運行模式。備用電源模式下運行的功耗是最低的，DSP核和視頻處理器子系統(tǒng)都不運行，除了通用I/O、UART和PWM運行以外，其他的外設(shè)都不運行，而且只有27MHz時鐘工作。低功耗模式下，僅僅運行一些ARM的基本功能，DSP核和視頻處理器子系統(tǒng)也都不運行，除了通用I/O、UART、PWM、SPI和定時器運行以外，其他的外設(shè)都不運行，而且也是只有27MHz 時鐘工作。正常運行模式下，除了所有的模塊和外設(shè)都可以運行外，兩個時鐘也正常運行。

　　外部存儲器接口

　　在 TMS320DM6446中有與幾種形式的外部存儲器接口：異步EMIFA(NOR Flash、SDRAM)、NARD Flash以及CF卡等。異步EMIFA包括1個8位或16位數(shù)據(jù)線，1個24位地址總線，4個專用片選線，支持的存儲接口有NAND、ATA/CF、主機(jī)端接口。NAND接口包括的存儲類型有NAND卡、SM卡和xD卡。DDR2存儲控制器用于與16位或32位的DDR2 SDRAM連接。DDR2 SDRAM在達(dá)芬奇(DaVinci)技術(shù)中有很重要的作用，它可以用來緩沖視頻輸入圖形數(shù)據(jù)，作為OSD的緩沖器，存儲ARM和DSP代碼等。

　　外圍控制模塊

　　TMS320DM6446有3個64位通用定時器和3個PWM模塊。其中定時器0和1具有32位通用定時器模式，定時器2具有WD模式以及產(chǎn)生ARM和DSP中斷，產(chǎn)生EDMA同步事件。而PWM模塊既可以作周期性記數(shù)，也可以作重復(fù)記數(shù)。

　　TMS320DM6446微處理器有64個獨立的通道高級DMA控制器。DMA控制器用于可響應(yīng)內(nèi)部和外部設(shè)備的請求。在MPU TI926(ARM926EJ-S)運行條件下，完成外部寄存器/內(nèi)部寄存器和外部設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。DMA的設(shè)置取決于MPU TI926(ARM926EJ-S)內(nèi)核。

　　GPIO外設(shè)控制器可以配置通用管腳為輸入或輸出。當(dāng)配置為輸出管腳時，寫內(nèi)部寄存器可以控制輸出管腳的狀態(tài)。當(dāng)配置為輸入管腳時，可以通過讀內(nèi)部寄存器的狀態(tài)位知輸入的狀態(tài)。此外，GPIO外設(shè)可以產(chǎn)生CPU中斷和DMA事件。GPIO 管腳以16個為一列，它支持的功能如下：54個1.8V GPIO管腳和17個3.3V GPIO管腳;從O列開始每列有8個GPIO[0:7]中斷，可以在上升沿或下降沿觸發(fā)中斷等。

　　TMS320DM6446支持多種串行接口：(1)3個UART接口，其中UART2具有的功能是：對于接收器和發(fā)送器的FIFO有16個字節(jié)的存儲空間，DMA既可以接收數(shù)據(jù)也可以發(fā)送數(shù)據(jù)，在自動控制時可編程自動發(fā)送請求和自動清除請求，還具有內(nèi)部診斷功能。(2)SPI外設(shè)，它提供一個可編程長度寄存器，通過3或4線接口與其他 SPI設(shè)備連接。(3)接口，可以與遵守總線2.1規(guī)約的其設(shè)備連接。在模式下通過2條串行總線可以發(fā)送/接收8位數(shù)據(jù)。(4)音頻串行接口(ASP)，ASP模塊具有的功能為：全雙工通信，直接與媒體數(shù)字信號編解碼器、A/D、D/A等連接。

　　此外，還有USB2.0接口，USB2.0具有以下特點：作為外設(shè)時可達(dá)到高速480Mb/s和全速12Mb/s傳輸，作為主機(jī)時可以進(jìn)行高速、全速和低速傳輸，與標(biāo)準(zhǔn)的UTMI+ PHY接口連接，F(xiàn)IFO中還有4K可編程RAM。

　　以太網(wǎng)控制器(EMAC)模塊在網(wǎng)絡(luò)與芯片間提供一個接口，支持10M/100M以太網(wǎng)的訪問，支持硬件流控制和QOS.

　　數(shù)據(jù)輸入/輸出管理(MDIO)模塊是用于管理與芯片相連的PHY設(shè)備。主機(jī)軟件使用MDIO模塊配置每個PHY對應(yīng)EMAC的參數(shù)，找回對應(yīng)結(jié)果，以便于在EMAC模塊配置所需的參數(shù)。

　　達(dá)芬奇技術(shù)及其芯片的應(yīng)用和開發(fā)前景

　　由于達(dá)芬奇技術(shù)成功實現(xiàn)數(shù)字視頻需要四大要素的最新進(jìn)步，即：處理器、開發(fā)工具、軟件以及系統(tǒng)專業(yè)技術(shù)，因此達(dá)芬奇技術(shù)為數(shù)字視頻的當(dāng)前變革打下基礎(chǔ)。

　　顯著降低系統(tǒng)成本

　　達(dá)芬奇技術(shù)利用數(shù)字信號處理與集成電路專業(yè)技術(shù)來提供高度集成的片上系統(tǒng)(SoC)，集成了可編程數(shù)字信號處理器(DSP)內(nèi)核、ARM處理器、視頻加速協(xié)處理器、存儲器、I/O帶寬、平衡的內(nèi)部互連以及專用外設(shè)組合，使硬件材料清單成本降低了50%。

　　集成代碼的數(shù)字視頻子系統(tǒng)的硬件和軟件

　　為了真正意義上地讓開發(fā)人員克服最初的障礙并且加快產(chǎn)品上市進(jìn)程，完整的達(dá)芬奇軟件架構(gòu)涵蓋低級的OS驅(qū)動程序乃至應(yīng)用API，使開發(fā)人員無需投入過多力量編寫及優(yōu)化編解碼器或進(jìn)行DSP編程，即能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字視頻功能，從而使開發(fā)人員能夠?qū)⒕械介_發(fā)可最大化附加值的產(chǎn)品上來。例如，在過去開發(fā)電子器件時，即使是最基本的功能，工程師們也需要進(jìn)行柵極布局;而現(xiàn)在開發(fā)人員不再需要了解其視頻應(yīng)用中實施具體CODEC引擎(如：MPEG-2、 H.263、WMA9)的細(xì)節(jié)，開發(fā)人員無需修改上層應(yīng)用代碼即可以使用理想CODEC的API，顯著簡化視頻CODEC處理的具體低層次細(xì)節(jié)，使開發(fā)人員可以立足于開發(fā)的功能性。

　　通過提供可隨時投產(chǎn)的軟件，如硬件驅(qū)動器、人工優(yōu)化的CODEC、以及用于管理網(wǎng)絡(luò)中音頻/視頻同步和數(shù)據(jù)流的應(yīng)用代碼的整體組合，達(dá)芬奇技術(shù)使開發(fā)人員無需了解如何編程DSP即可實現(xiàn)一流的視頻功能。

　　開放式的平臺開發(fā)

　　數(shù)字視頻系統(tǒng)的復(fù)雜性主要歸因于開發(fā)人員必須創(chuàng)建和管理的眾多組件。達(dá)芬奇技術(shù)通過提供開放式平臺來降低系統(tǒng)復(fù)雜性-在該平臺之上，TI及其第三方合作伙伴已經(jīng)開發(fā)和集成了構(gòu)成數(shù)字視頻系統(tǒng)所需要的各種組件。達(dá)芬奇技術(shù)提供的開放式開發(fā)平臺同時也擴(kuò)展到了應(yīng)用程序。達(dá)芬奇軟件初始將支持Linux，將來會陸續(xù)支持其他操作系統(tǒng)。Linux支持的內(nèi)容包括外設(shè)驅(qū)動器、實時應(yīng)用管理、應(yīng)用級API以及可隨時投產(chǎn)的代碼。

　　結(jié)束語

　　達(dá)芬奇(DaVinci)技術(shù)是消費類電子產(chǎn)品領(lǐng)域的重大里程碑，能夠促進(jìn)新型數(shù)字視頻應(yīng)用市場的增長并使現(xiàn)有應(yīng)用更加簡單易用。

　　達(dá)芬奇(DaVinci)技術(shù)將充分滿足眾多新興的數(shù)字視頻創(chuàng)新產(chǎn)品對實時視頻的需求。這些應(yīng)用領(lǐng)域包括：視頻安全監(jiān)控系統(tǒng)、IP機(jī)頂盒、視頻會議、車載信息娛樂系統(tǒng)、便攜式媒體以及數(shù)碼像機(jī)等。