基于DSP的多路音/視頻采集處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　l 引言

　　當(dāng)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(shí)時(shí)性成為技術(shù)難點(diǎn)之一。如果采用專用電路實(shí)現(xiàn)，雖然實(shí)時(shí)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(hào)處理系統(tǒng)成為當(dāng)務(wù)之急。

　　II公司推出的TMS320DM642(以下簡(jiǎn)稱DM642)型數(shù)字信號(hào)處理器可實(shí)時(shí)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(hào)輸出，適應(yīng)PAL/NTSC標(biāo)準(zhǔn)復(fù)合視頻CVBS或分量視頻Y/C格式的模擬信號(hào)輸入，可適應(yīng)PAL/NTSC標(biāo)準(zhǔn)S端子或數(shù)字RGB模擬/數(shù)字信號(hào)輸出，可適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)或立體聲音頻模擬輸入及標(biāo)準(zhǔn)立體聲音頻模擬輸出，具有對(duì)多路采集數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和分析的功能，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和圖像疊加顯示。

　　2 DM642簡(jiǎn)介

　　DM642型數(shù)字信號(hào)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(chǔ)器相連，可以直接與網(wǎng)絡(luò)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(jié)構(gòu)，含有雙數(shù)據(jù)通路、8個(gè)運(yùn)算單元，每周期可執(zhí)行8條32-bit指令，支持4個(gè)16-bit和8個(gè)8-bit連乘加MAC指令，有64個(gè)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(jí)存儲(chǔ)器的完全存儲(chǔ)器分層體系結(jié)構(gòu)，2級(jí)存儲(chǔ)器中的Cache控制器可以自動(dòng)完成分層存儲(chǔ)器體系結(jié)構(gòu)的管理和調(diào)度，外部存儲(chǔ)器訪問和片上外設(shè)的訪問通過EDMA完成。

　　DM642有3個(gè)視頻輸入輸出口和多路音頻信號(hào)的輸入輸出串口。外部存儲(chǔ)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(jī)并行接口、外圍設(shè)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(shè)計(jì)

　　3.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖像采集和預(yù)處理單元主要完成圖像信號(hào)的輸入，具有多路信號(hào)復(fù)用功能，對(duì)輸入的模擬視頻信號(hào)進(jìn)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(duì)DM642輸出的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，進(jìn)而輸出到圖像編碼單元。圖像處理單元采用DM642進(jìn)行高速數(shù)據(jù)處理和分析。圖像編碼單元對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，形成標(biāo)準(zhǔn)的模擬視頻信號(hào)，可以直接輸出到顯示設(shè)備上。

　　對(duì)于4路視頻和4路音頻信號(hào)，CPU在1個(gè)時(shí)刻只能處理1路數(shù)據(jù)，DM642片外位于EMIF的CEO地址空間擴(kuò)展了2個(gè)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(chǔ)速度。

　　3.2 視頻口接口設(shè)計(jì)

　　DM642有3個(gè)視頻口，每個(gè)都可以配置為上下2個(gè)通道，但2個(gè)通道必須同時(shí)為視頻輸入口或輸出口。結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，DM642帶了4路模擬視頻輸入(cif格式，分辨率為352