【正文】 片的編解碼過程、系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)的連接，以及常用的功能 (關(guān)機(jī)、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(chǔ)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(hào)。 TMS62B style=39。color:white。backgroundcolor:88680039。04 接收到“圖像已采集好”的信號(hào)后，就通過DMA方式將圖像寫至片外存儲(chǔ)器 SDRAM中，并開始運(yùn)行 MPEG4視頻編碼算法對(duì)片外存儲(chǔ)器中的圖像進(jìn)行編碼。編碼輸出信號(hào)通過 HPI(Host Port Interface)口送至 AT75C220， AT75C220將視頻信號(hào)與音頻進(jìn)行同步打包后經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)模塊發(fā)往接收主機(jī)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(jià)比。由于音頻編碼的運(yùn)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(jià)格要比 TMS62B style=39。color:white。backgroundcolor:88680039。04低的多。 音頻編碼工作過程：信號(hào)通過 MIC(Microphone)送到 A/D轉(zhuǎn)換器中 ,A/D轉(zhuǎn)換器將收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成為離散信號(hào) ,未壓縮的離散信號(hào)被送到 DSP后 ,DSP將其存儲(chǔ)起來 ,每收夠一幀處理一次 ,即調(diào)用音頻編碼算法一次 ,編碼后得到的離散信號(hào)被 DSP發(fā)送至 AT75C220，由其打包經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)發(fā)至主機(jī)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?yàn)橐纛l的編解碼過程沒有視頻那么復(fù)雜，占用的資源相對(duì)較少。以 TMS5402 的芯片資源是可以同時(shí)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(hào)后就開始進(jìn)行解碼算法，每解碼出一幀音頻信號(hào)，就直接將其進(jìn)行 D/A轉(zhuǎn)換發(fā)送到耳機(jī)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(hào)直接送往 TMS62B style=39。color:white。backgroundcolor:88680039。04。當(dāng)其運(yùn)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(shí)向 FPGA發(fā)送一個(gè)初始化信號(hào)，然后 FPGA調(diào)用中斷通過 DMA方式將 SDRAM中的圖像轉(zhuǎn)移到 FIFO里，經(jīng) D/A轉(zhuǎn)換合成為 RGB信號(hào)后送往顯示器顯示出圖像。 系統(tǒng)特點(diǎn) 根據(jù)仿真的結(jié)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(shí)際需要。近年來，隨著 FPGA技術(shù)的日益成熟，利用 FPGA 的特殊結(jié)構(gòu)和特性，很多復(fù)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(yīng)的是其開發(fā)難度變大，周期變長(zhǎng)。由于本系統(tǒng)是基于 DSP 來實(shí)現(xiàn)的，與上述方式相比具有設(shè)計(jì)周期短，成本低的特點(diǎn)。同時(shí)具有很強(qiáng)的通用性和擴(kuò)展性，可根據(jù)實(shí)際需求形成豐富的產(chǎn)品系列。 . 多 DSP抗擾技術(shù) 由于運(yùn)算速度快、片上資源豐富和能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的線性和非線性算法等原因， DSP已成為通信、計(jì)算機(jī)和消費(fèi)電子產(chǎn)品等領(lǐng)域的基礎(chǔ)器件，其中在數(shù)字圖像處理技術(shù)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(shù)對(duì)信號(hào)噪聲非常敏感，所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必須考慮系統(tǒng)的抗干擾問題。否則，至少會(huì)影響系統(tǒng)的處理結(jié)果，甚至造成更為嚴(yán)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(zhì)所引起的噪聲、電器的機(jī)械運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的噪聲、雷電放電造成的大氣噪聲源、太陽黑子運(yùn)動(dòng)等造成的天電噪聲源、電阻等電子元器件工作時(shí)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(duì)數(shù)字信號(hào)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(xué)原理告訴我們：只要有電流存在就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，只要有電壓存在就會(huì)產(chǎn)生電場(chǎng)。磁場(chǎng)、電場(chǎng)隨時(shí)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(yīng)、靜電感應(yīng)、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(duì)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(shè)備或其系統(tǒng)在其設(shè)置的場(chǎng)所處于工作狀態(tài)時(shí)，不對(duì)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(dòng)作和性能降低，按設(shè)計(jì)獲得其工作能力。也就是說，設(shè)備或系統(tǒng)不對(duì)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(diǎn)，可將絕大多數(shù)干擾拒之門外，硬件抗干擾技術(shù)是設(shè)計(jì)時(shí)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(guān)參數(shù)，適當(dāng)?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(shù)措施有：濾波 (無源濾波和有源濾波 )技術(shù)、去耦技術(shù)、隔離技術(shù)和接地技術(shù)等。 由于高頻脈沖噪聲對(duì)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(jié)構(gòu)，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)。總線須加緩沖器。 (2) 提高系統(tǒng)控制信號(hào)抗干擾能力。當(dāng) CPU與其控制器件的傳輸距離較遠(yuǎn)且控制線阻抗較高時(shí)，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(hào)線并聯(lián)一只 F電容。給控制線加一級(jí)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(hào)的串模干擾。這種串模干擾是相鄰信號(hào)線在傳輸信號(hào)過程中引起的干擾，大多發(fā)生在印制板平行導(dǎo)線上。串模干擾的強(qiáng)弱與相鄰兩信號(hào)線之間的耦合阻抗和信號(hào)本身的阻抗有關(guān)。因此，在本系統(tǒng)中應(yīng)當(dāng)：盡量縮短信號(hào)線的長(zhǎng)度；傳輸多種電平信號(hào)時(shí)，盡量把前、后沿時(shí)間相近的電平信號(hào)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(duì)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(shè)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(shù) 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(shè)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(fù)責(zé)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(gè)視窗的屬性。 OSD 的各視窗區(qū)均為矩形，可獨(dú)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(dāng) OSD 的各視窗區(qū)不重疊時(shí)，可在主視窗內(nèi)同時(shí)顯示；當(dāng)各區(qū)域有重疊時(shí)，各視窗顯示的優(yōu)先級(jí)如下：用作光標(biāo)的 OSD Win0 OSD Win2 OSD Win1 OSD Win0 Main Video Window。 在應(yīng)用中， OSD Win0 常用作光標(biāo)， OSD模塊的設(shè)計(jì)與應(yīng)用對(duì)象主要是 OSD Win Win2這兩個(gè)位圖區(qū)域（下面的討論中 OSD區(qū)域均指這兩個(gè)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(dú)立定義，系統(tǒng)調(diào)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(dāng)使用 8位的位圖時(shí)，位圖區(qū)域的數(shù)據(jù)直接與調(diào)色板的顏色索引值對(duì)應(yīng)。 默認(rèn)情況下， OSD 模塊處于 旁觀（ Standby）狀態(tài)，此時(shí)它只是把主視窗內(nèi)的視頻數(shù)據(jù)送到模擬編碼器，當(dāng) OSD處于激活（ Active）狀態(tài)時(shí)，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(shè)置寄存器 TGON來控制 OSD 的狀態(tài)，通過寄存器 ENC_MODE可以設(shè)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(shí)， OSD 數(shù)據(jù)與視頻數(shù)據(jù)有 5 個(gè)混合等級(jí)（ 0:1,1:0），通過寄存器OSDWIN1_MODE與 OSDWIN2_MODE來設(shè)置位圖區(qū)域是否激活、象素位數(shù)、混合等級(jí)以及是否透明顯示特定值的象素等。 通過寄 存器還可以設(shè)置下面各項(xiàng)：各視窗每行、每列的象素?cái)?shù)，各視窗數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的起始地址，位圖區(qū)相對(duì)于主視窗的位置等。 OSD部分的軟件設(shè)計(jì) OSD部分的軟件采用分層設(shè)計(jì)的思想：（ 1）硬件抽象層（ OSD Hardware Abstract Layer）的設(shè)計(jì)；（ 2）設(shè)備無關(guān)的圖形引擎層（ Graphic Engine Layer）的設(shè)計(jì)。 OSD部分的軟件為上層應(yīng)用程序提供了一組設(shè)備無關(guān)的圖形函數(shù)接口，是圖形用戶界面實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，這部分軟件的性能，尤其是相應(yīng)速度、可維護(hù)性、可移植性，決定著上層圖形界面的質(zhì)量。本模塊的軟 件使用標(biāo)準(zhǔn) C編碼。 1）硬件抽象層的設(shè)計(jì) 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(duì)標(biāo)準(zhǔn)的操作，在嵌入式系統(tǒng)中指硬件驅(qū)動(dòng)程序。硬件抽象層通過讀寫 OSD 的寄存器來獲取或設(shè)置 OSD的狀態(tài)，這里要實(shí)現(xiàn)的功能有：獲取 /設(shè)置 OSD模塊的狀態(tài)（旁觀或激活），獲取 /設(shè)置各 OSD窗口的狀態(tài)（開 /關(guān)），獲取 /設(shè)置各 OSD 區(qū)域在內(nèi)存中的起始地址，獲取 /設(shè)置 OSD 窗口在主視窗中的位置坐標(biāo)，獲取 /設(shè)置 OSD窗口的大小，獲取 /設(shè)置各 OSD窗口的背景色。 在設(shè)計(jì)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(biāo)點(diǎn)在內(nèi)存中的地址）功能沒有放在硬件抽象層中實(shí)現(xiàn)（ PC機(jī)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(diào)用的功能，而硬件抽象層（驅(qū)動(dòng)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(shí)間開銷。利用系統(tǒng)是實(shí)地址操作的特點(diǎn)（大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)都沒有 MMU單元，也即工作在實(shí)地址模式），對(duì) 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(shí)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(shí)間開銷。 2）圖形引擎層的設(shè)計(jì) 圖形引擎層 主要提供一些與設(shè)備無關(guān)的基本圖形函數(shù)，如畫點(diǎn)、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(diǎn)所組成，如何快速地畫一系列的象素點(diǎn)來組成這些基本圖形則要通過專門的快速圖形算法。 畫點(diǎn)：在屏幕上畫點(diǎn)的過程就是根據(jù)點(diǎn)的坐標(biāo)找到其在 OSD 區(qū)域中的位置，然后在對(duì)應(yīng)的內(nèi)存單元中寫入該點(diǎn)的顏色索引值。 線（圓）：對(duì)于水平直線與垂直直線可通過簡(jiǎn)單的查找進(jìn)行內(nèi)存賦值來畫出，對(duì)于圓和其他線的生成可采用 Bresenham圖形算法。 對(duì)于 位圖圖像，通過位圖數(shù)據(jù)區(qū)的象素坐標(biāo)與顏色索引值逐個(gè)描點(diǎn)，由于本系統(tǒng)的 OSD 模塊提供的調(diào)色板與各位圖圖像本身的調(diào)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(yù)處理（即根據(jù)真彩值相近的原則，用本系統(tǒng)的調(diào)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(chǔ)方式：矢量圖形與點(diǎn)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(diǎn)陣形式的字符。 . 散熱技術(shù) 由于系統(tǒng)的集成度很高，特別是投影模塊在使用中會(huì)產(chǎn)生大量熱量。這些熱量在設(shè)備狹小的內(nèi)部空間內(nèi) 得不到及時(shí)散發(fā)的話，將會(huì)直接導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升；而長(zhǎng)時(shí)間的高溫狀態(tài)不但會(huì)加速投影燈泡發(fā)生老化現(xiàn)象，而且還會(huì)使設(shè)備機(jī)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(diǎn)： 風(fēng)道設(shè)計(jì)：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(chǔ)上