【正文】 片的編解碼過程、系統(tǒng)與網(wǎng)絡的連接，以及常用的功能 (關機、播放音視頻、上網(wǎng)等 )。 音視頻編碼 視頻編碼模塊框圖如下： 視頻編碼工作過程：視頻圖像經(jīng)過采集存儲于幀緩存器中，采集完成后 FPGA(可編程邏輯器件 )向 TMS62B style=39。color:white。backgroundcolor:88680039。04 發(fā)出接收信號。 TMS62B style=39。color:white。backgroundcolor:88680039。04 接收到“圖像已采集好”的信號后，就通過DMA方式將圖像寫至片外存儲器 SDRAM中，并開始運行 MPEG4視頻編碼算法對片外存儲器中的圖像進行編碼。編碼輸出信號通過 HPI(Host Port Interface)口送至 AT75C220， AT75C220將視頻信號與音頻進行同步打包后經(jīng)由網(wǎng)絡模塊發(fā)往接收主機處。 音頻編解碼模塊框圖如下： 音頻編碼的過程與視頻類似，不同的是由 TMS5402 來執(zhí)行編碼算法，這主要是考慮到系統(tǒng)的性價比。由于音頻編碼的運算量要比視頻編碼小得多，這使得 TMS5402 的芯片資源足夠完成音頻編碼，并且其價格要比 TMS62B style=39。color:white。backgroundcolor:88680039。04低的多。 音頻編碼工作過程：信號通過 MIC(Microphone)送到 A/D轉換器中 ,A/D轉換器將收到的模擬信號轉換成為離散信號 ,未壓縮的離散信號被送到 DSP后 ,DSP將其存儲起來 ,每收夠一幀處理一次 ,即調用音頻編碼算法一次 ,編碼后得到的離散信號被 DSP發(fā)送至 AT75C220，由其打包經(jīng)由網(wǎng)絡發(fā)至主機處。 音頻解碼和音頻編碼都在同一塊 DSP芯片 TMS5402中完成，這是因為音頻的編解碼過程沒有視頻那么復雜，占用的資源相對較少。以 TMS5402 的芯片資源是可以同時完成音頻的編解碼算法的。 音視頻解碼 音頻解碼工作過程： TMS5402接收到 MPEG4音頻已編碼信號后就開始進行解碼算法，每解碼出一幀音頻信號，就直接將其進行 D/A轉換發(fā)送到耳機或是音箱中播放。 視頻解碼模塊框圖如下： 視頻解碼工作過程： AT75C220 將接收到的 MPEG4 視頻編碼信號直接送往 TMS62B style=39。color:white。backgroundcolor:88680039。04。當其運行解碼算法得到第一幀的圖像數(shù)據(jù)后，就將其拷貝到片外的 SDRAM中，同時向 FPGA發(fā)送一個初始化信號，然后 FPGA調用中斷通過 DMA方式將 SDRAM中的圖像轉移到 FIFO里，經(jīng) D/A轉換合成為 RGB信號后送往顯示器顯示出圖像。 系統(tǒng)特點 根據(jù)仿真的結果，在 352*240（ NTSC 制式），視頻輸出 35 幀 /秒以上，碼率可控制在100kbps~1000kbps之間，完全可以滿足實際需要。近年來，隨著 FPGA技術的日益成熟，利用 FPGA 的特殊結構和特性，很多復雜數(shù)字算法開始使用 PPCA完成，使它可以更加高速和高效地完成這些算法，但相應的是其開發(fā)難度變大，周期變長。由于本系統(tǒng)是基于 DSP 來實現(xiàn)的，與上述方式相比具有設計周期短，成本低的特點。同時具有很強的通用性和擴展性，可根據(jù)實際需求形成豐富的產(chǎn)品系列。 . 多 DSP抗擾技術 由于運算速度快、片上資源豐富和能夠實現(xiàn)復雜的線性和非線性算法等原因， DSP已成為通信、計算機和消費電子產(chǎn)品等領域的基礎器件，其中在數(shù)字圖像處理技術中顯得尤為突出。然而，由于包括 DSP 本身在內(nèi)的所有電子 器件都是干擾源，而且系統(tǒng)所處的工作環(huán)境中還有很多外界干擾源，再加上數(shù)字圖像處理技術對信號噪聲非常敏感，所以在系統(tǒng)設計中必須考慮系統(tǒng)的抗干擾問題。否則，至少會影響系統(tǒng)的處理結果，甚至造成更為嚴重的后果。 系統(tǒng)的干擾源和干擾徑： 基于 DSP 的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)中的干擾源主要有由光和電的基本性質所引起的噪聲、電器的機械運動產(chǎn)生的噪聲、雷電放電造成的大氣噪聲源、太陽黑子運動等造成的天電噪聲源、電阻等電子元器件工作時發(fā)熱造成的熱噪聲源、 50Hz 工頻電網(wǎng)造成的電網(wǎng)干擾源、無線通信系統(tǒng)造成的射頻干擾源以及一些人為惡意造成 的干擾源等，所有干擾源中高頻脈沖噪聲對數(shù)字信號處理系統(tǒng)的危害最大。 以上提到的干擾源都屬于電磁干擾 (EMI)。電磁學原理告訴我們：只要有電流存在就會產(chǎn)生磁場，只要有電壓存在就會產(chǎn)生電場。磁場、電場隨時間變化的產(chǎn)生量的多少，就是電磁干擾的根本原因。電磁干擾的概念如圖 1所示。 基于 DSP 的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的干擾途徑主要有電源線、輸入／輸出線、接地線、電磁感應、靜電感應、電路的公共阻抗、電源異常等。各種干擾途徑在本系統(tǒng)中所占比例如表 1所示。 抗干擾措施 ： 根據(jù)對系統(tǒng)自身、干擾源和干擾途徑的分析， 本系統(tǒng)抗干擾措施主要是：①提高系統(tǒng)自身的電磁兼容性；②隔離干擾源；③切斷干擾途徑等 3種方案。 電磁兼容 電磁兼容性是指電力、電子、通訊設備或其系統(tǒng)在其設置的場所處于工作狀態(tài)時，不對其周圍產(chǎn)生影響，也不被其四周的電磁環(huán)境所影響，不產(chǎn)生誤動作和性能降低，按設計獲得其工作能力。也就是說，設備或系統(tǒng)不對外界產(chǎn)生干電磁干擾，而且不受所處環(huán)境中電磁干擾影響其的正常工作能力。 硬件抗干擾 硬件抗干擾具有效率高的特點，可將絕大多數(shù)干擾拒之門外，硬件抗干擾技術是設計時的首選，它能有效抑制干擾源，阻斷干擾通道。只要合理布 置與選擇有關參數(shù)，適當?shù)挠布垢蓴_措施就能抑制視頻通信系統(tǒng)的絕大部分干擾。常見的硬件抗干擾技術措施有：濾波 (無源濾波和有源濾波 )技術、去耦技術、隔離技術和接地技術等。 由于高頻脈沖噪聲對本系統(tǒng)危害最大，為了提高系統(tǒng)的抗干擾性能，在系統(tǒng)中可采取以下措施： (1) 增加總線的抗干擾能力。采用三態(tài)門形式的總線結構，并給總線接上拉電阻，使總線在瞬間處于穩(wěn)定的高電平而避免總線出現(xiàn)懸空狀態(tài)?？偩€須加緩沖器。 (2) 提高系統(tǒng)控制信號抗干擾能力。當 CPU與其控制器件的傳輸距離較遠且控制線阻抗較高時，就容易受到脈沖噪 聲干擾?？稍诒豢刂破骷妮斎攵瞬⒙?lián)一只 20pF的電容，并且在 RESET等控制信號線并聯(lián)一只 F電容。給控制線加一級緩沖器，使控制線的阻抗變低，也有助于抑制干擾。 (3) 抑制數(shù)字信號的串模干擾。這種串模干擾是相鄰信號線在傳輸信號過程中引起的干擾，大多發(fā)生在印制板平行導線上。串模干擾的強弱與相鄰兩信號線之間的耦合阻抗和信號本身的阻抗有關。因此，在本系統(tǒng)中應當：盡量縮短信號線的長度；傳輸多種電平信號時，盡量把前、后沿時間相近的電平信號劃為一組傳輸；在雙面印制板的背面布置較大面積的地線區(qū)域可對部件產(chǎn)生的 高頻脈沖噪聲起到吸收和屏蔽的作用。 (4) 利用電磁干擾濾波器 (EMI Filter)消除電源干擾。電磁干擾濾波器亦稱電源噪聲濾波器(PNF)，它能有效地抑制電網(wǎng)噪聲，提高設備的抗干擾能力及系統(tǒng)的可靠性。 以上抗干擾方法在基于 DSP 的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)中能夠充分地抑制來自系統(tǒng)外和系統(tǒng)自身的干擾，能夠有效地提高系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性。 . OSD技術 OSD（ On Screen Display，在屏顯示）功能，就是在圖像畫面上疊加文字或其他圖像顯示，使屏幕顯示為用戶提供更多的附加信息，如設置菜 單、圖像說明或畫中畫等。 OSD功能模塊 OSD 功能模塊位于模擬編碼（ NTSC/PAL）之前，負責管理各 OSD 視窗的數(shù)據(jù)，并執(zhí)行主視窗的視頻數(shù)據(jù)與 OSD數(shù)據(jù)的疊加操作。表 1所示是系統(tǒng)中的各個視窗的屬性。 OSD 的各視窗區(qū)均為矩形，可獨立定義其大小與位置，但只有在主視窗內(nèi)的部分才能被顯示。當 OSD 的各視窗區(qū)不重疊時，可在主視窗內(nèi)同時顯示；當各區(qū)域有重疊時，各視窗顯示的優(yōu)先級如下：用作光標的 OSD Win0 OSD Win2 OSD Win1 OSD Win0 Main Video Window。 在應用中， OSD Win0 常用作光標， OSD模塊的設計與應用對象主要是 OSD Win Win2這兩個位圖區(qū)域（下面的討論中 OSD區(qū)域均指這兩個位圖區(qū)域）?？梢跃幊踢x擇各位圖區(qū)域內(nèi)的象素位數(shù)，本系統(tǒng)支持 1bpp(bit per pixel)、 2bpp、 4bpp與 8bpp，位圖區(qū)域中的每一象素都可獨立定義，系統(tǒng)調色板共提供 256中顏色，可以通過編程從這 256種色彩中選取任意的組合，當使用 8位的位圖時，位圖區(qū)域的數(shù)據(jù)直接與調色板的顏色索引值對應。 默認情況下， OSD 模塊處于 旁觀（ Standby）狀態(tài)，此時它只是把主視窗內(nèi)的視頻數(shù)據(jù)送到模擬編碼器，當 OSD處于激活（ Active）狀態(tài)時，它把 OSD數(shù)據(jù)與視頻數(shù)據(jù)疊加后送到模擬編碼器，通過設置寄存器 TGON來控制 OSD 的狀態(tài)，通過寄存器 ENC_MODE可以設置視頻窗口的縮放、背景色、模擬編碼制式（ NTSC/PAL）等。 在做數(shù)據(jù)疊加時， OSD 數(shù)據(jù)與視頻數(shù)據(jù)有 5 個混合等級（ 0:1,1:0），通過寄存器OSDWIN1_MODE與 OSDWIN2_MODE來設置位圖區(qū)域是否激活、象素位數(shù)、混合等級以及是否透明顯示特定值的象素等。 通過寄 存器還可以設置下面各項：各視窗每行、每列的象素數(shù)，各視窗數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的起始地址，位圖區(qū)相對于主視窗的位置等。 OSD部分的軟件設計 OSD部分的軟件采用分層設計的思想：（ 1）硬件抽象層（ OSD Hardware Abstract Layer）的設計；（ 2）設備無關的圖形引擎層（ Graphic Engine Layer）的設計。 OSD部分的軟件為上層應用程序提供了一組設備無關的圖形函數(shù)接口，是圖形用戶界面實現(xiàn)的基礎，這部分軟件的性能，尤其是相應速度、可維護性、可移植性，決定著上層圖形界面的質量。本模塊的軟 件使用標準 C編碼。 1）硬件抽象層的設計 硬件抽象層是接近硬件的底層，它直接和硬件交流，向上提供相對標準的操作，在嵌入式系統(tǒng)中指硬件驅動程序。硬件抽象層通過讀寫 OSD 的寄存器來獲取或設置 OSD的狀態(tài)，這里要實現(xiàn)的功能有：獲取 /設置 OSD模塊的狀態(tài)（旁觀或激活），獲取 /設置各 OSD窗口的狀態(tài)（開 /關），獲取 /設置各 OSD 區(qū)域在內(nèi)存中的起始地址，獲取 /設置 OSD 窗口在主視窗中的位置坐標，獲取 /設置 OSD窗口的大小，獲取 /設置各 OSD窗口的背景色。 在設計中， OSD區(qū)域的數(shù)據(jù)讀寫操作（按字節(jié)、字讀寫操作，塊讀、 塊寫操作）和地址的查找（確定屏幕上坐標點在內(nèi)存中的地址）功能沒有放在硬件抽象層中實現(xiàn)（ PC機中常如此），這是由于數(shù)據(jù)讀寫操作和地址的查找功能是在圖形函數(shù)中頻繁調用的功能，而硬件抽象層（驅動程序）在操作系統(tǒng)的核心態(tài)執(zhí)行，頻繁的使操作系統(tǒng)在用戶態(tài)與核心態(tài)切換需要很大的時間開銷。利用系統(tǒng)是實地址操作的特點（大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)都沒有 MMU單元，也即工作在實地址模式），對 OSD區(qū)域的數(shù)據(jù)的管理與讀寫操作均是在圖形引擎層實現(xiàn)的，既是在用戶態(tài)操作 OSD數(shù)據(jù)區(qū)，這樣可以減少系統(tǒng)的時間開銷。 2）圖形引擎層的設計 圖形引擎層 主要提供一些與設備無關的基本圖形函數(shù)，如畫點、線、圓、矩形、填充矩形等函數(shù)，還有包括字符輸出，位圖輸出等功能。屏幕上的圖形元素可以通過這些基本圖形與字符來組成，基本圖形又是由一系列的象素點所組成，如何快速地畫一系列的象素點來組成這些基本圖形則要通過專門的快速圖形算法。 畫點：在屏幕上畫點的過程就是根據(jù)點的坐標找到其在 OSD 區(qū)域中的位置，然后在對應的內(nèi)存單元中寫入該點的顏色索引值。 線（圓）：對于水平直線與垂直直線可通過簡單的查找進行內(nèi)存賦值來畫出，對于圓和其他線的生成可采用 Bresenham圖形算法。 對于 位圖圖像，通過位圖數(shù)據(jù)區(qū)的象素坐標與顏色索引值逐個描點，由于本系統(tǒng)的 OSD 模塊提供的調色板與各位圖圖像本身的調色板不盡相同，因此在 OSD 模塊中所用到的位圖圖像需要經(jīng)過預處理（即根據(jù)真彩值相近的原則，用本系統(tǒng)的調色板中的索引值代替圖像元素原來的索引值），以免圖像失真。 在圖形系統(tǒng)中，字符通常有兩種存儲方式：矢量圖形與點陣圖形。由于處理器的性能與資源的限制，嵌入式系統(tǒng)中一般采用點陣形式的字符。 . 散熱技術 由于系統(tǒng)的集成度很高，特別是投影模塊在使用中會產(chǎn)生大量熱量。這些熱量在設備狹小的內(nèi)部空間內(nèi) 得不到及時散發(fā)的話，將會直接導致內(nèi)部溫度急劇上升；而長時間的高溫狀態(tài)不但會加速投影燈泡發(fā)生老化現(xiàn)象，而且還會使設備機內(nèi)部核心芯片的使用壽命大大縮短，因此，系統(tǒng)自身散熱功能就顯得尤為重要。 散熱解決方案重點： 風道設計：需考慮元器件排放的位置以及投影燈泡的安放位置，在此基礎上