【正文】 GIO_create 會(huì)為一個(gè)特定的 IOM 通道實(shí)例創(chuàng)建一個(gè) GIO 對(duì)象，這是類驅(qū)動(dòng)使用微型驅(qū)動(dòng)的第一步，首先創(chuàng)建對(duì)象及 IOM 通道，然后在此通道上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸工作。 GIO 模塊與其他兩個(gè)模塊相比，有一個(gè)很重要的特性，就是可以擴(kuò)展 API函數(shù)支持新的應(yīng)用領(lǐng)域，這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì) GIO 類驅(qū)動(dòng)的擴(kuò)展。所有的微型驅(qū)動(dòng)遵循了IOM(I/O Minidriver)接口，這種 IOM 接口是 TI 公司根據(jù)多種外圍設(shè)備，如串行接口，視頻接口， FLASH 等而設(shè)計(jì)的，具有一 定的通用性。 當(dāng)應(yīng)用程序大于 1K 字節(jié)時(shí)，需要將前 1K 的程序要做成加載器，也就是二級(jí) Bootloader，利用它把大型用戶程序從 Flash 搬入內(nèi)存。 （ 3） 主機(jī)引導(dǎo) ： CPU 停留在復(fù)位狀態(tài) , DSP s 其余部分保持正常狀態(tài)。 （ 3） 象征性的外圍描述。 DSP 芯片支持庫(kù) (CSL)介紹 TI 公司為其 DSP 產(chǎn)品提供了 CSL 庫(kù)函數(shù)，在程序 設(shè)計(jì)過(guò)程中利用 CSL 庫(kù)函數(shù)可以方便地訪問(wèn) DSP 的寄存器和硬件資源，提供 DSP 軟件的開(kāi)發(fā)效率和速度。等程序框架開(kāi)發(fā)成熟后再將 DSP 算法添加到應(yīng)用程序中。如通過(guò) CPU 的執(zhí)行圖可以方便地看到用 BIOS 創(chuàng)建的內(nèi)核對(duì)象的運(yùn)行情況，以及通過(guò)統(tǒng)計(jì)工具獲得一些量化的信息等。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序基于開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的芯片支持庫(kù)及 DSP/BIOS 開(kāi)發(fā)工具，使得開(kāi)發(fā)更加簡(jiǎn)單易行，并且減 少了錯(cuò)誤概率。在設(shè)計(jì) + 和 + 電源時(shí)需要注意， DM642 的內(nèi)核電源要先于數(shù)字電源上電，提供 + 電壓的 TPS54310 芯片 PWRGND 引腳要與提供 + 電壓的 TPS54310 芯片 SS/ENA 引腳連接在一起，從保證兩路電源上電時(shí)存在的先后順序。 這三種電源變換器都有關(guān)閉電源控制功能或選通電源功能，在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)一般耗電在 1uA 左右，而個(gè)別的可做到 10nA 的水平。其內(nèi)部的 FET 開(kāi)關(guān)陣列以一定方式控制快速電容器的充電和放電，使輸入電壓以一定因數(shù) (， 2 或 3)倍增或降低，從而得到所需要的輸出電壓。因此供電系統(tǒng)的好壞將直接影響到開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)穩(wěn)定性，所以如何選擇適合的電源轉(zhuǎn)換芯片設(shè)計(jì)出高效率、高性能的供電系統(tǒng)具有極其重要的意義。 圖 12 DM642 網(wǎng)絡(luò)接口與物理層設(shè)備的連接 電源模塊的設(shè)計(jì) 由于 DSP 系統(tǒng)工作頻率高，數(shù)據(jù)吞吐量大，所以功耗也相對(duì)較高。 在 CPLD內(nèi)部擴(kuò)展控制 A[21:19]引腳信號(hào)的寄存器， DM642 通過(guò)操作寄存器端口實(shí)現(xiàn)遍歷 FLASH 芯片所有地址單元的任務(wù)。 目前市場(chǎng)上的 EPROM 工作電壓一般在 5V，與 的 DSP 芯片相連接時(shí) 需要考慮電平轉(zhuǎn)換問(wèn)題，而且體積都比較大。 表 3 DM642 的 EMIF 的地址空間分配表 Chip select Function CE0 SDRAM bus CE1 8 bit Flash CE2 UART CE3 ? 數(shù)據(jù)突發(fā)傳輸。 SDRAM 具有如下特征： ? 信號(hào)與時(shí)鐘同步。 圖 9 DM642 視頻口分配 DM642 上有兩個(gè)擴(kuò)展內(nèi)存接口總線， 分別為 EMIFA 和 EMIFB。 TVP5150A 解碼器還包括一組內(nèi)部寄存器 (地址從 00hFFh )，芯片的所有工作參數(shù)包括視頻特征 (色調(diào)、對(duì) 比度、明亮度、飽和度和尖銳度 )和其他一些相關(guān)的控制等都由 DM642 通過(guò) I2C 串行端口在這些寄存器中設(shè)置。另外，解碼器中還要恢復(fù)副載波信號(hào)來(lái)解調(diào)色差信號(hào)，恢復(fù)色副載波的頻率和相位的準(zhǔn)確度直接影響到解調(diào)的質(zhì)量。這些特性必將使得它得到廣泛的應(yīng)用。接收段的 McASP 支持的 TDM 同步串行格式。對(duì)于 C64x 器件，像 DM642,通過(guò) EDMA 控制器實(shí)現(xiàn) PCI 口和 DSP 的接口。與視頻口相關(guān)的寄存器分為控制用寄存器、視頻捕獲寄存器、視頻捕獲 FIFO 寄存器、視頻顯示寄存器、視頻顯示 FIFO 寄存器等。 EDMA 時(shí)間出發(fā) 與 CPU中斷出發(fā)相類似，只要正確設(shè)置了 EDMA 通道，滿足觸發(fā)條件后在程序中便會(huì)自動(dòng)進(jìn)入相應(yīng)的 EDMA事件處理函數(shù)。 L2 是 L1 和外存儲(chǔ)器的中間層，容量較大，有 256kbit/s，是統(tǒng)一的存儲(chǔ)空間，即可同時(shí)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)。這兩級(jí) Cache 的支持大大提高了 CPU 的執(zhí)行效率。這個(gè)特性不僅強(qiáng)帶寬從 10 到20MBPS，而且避免了由于以太網(wǎng)頻道爭(zhēng)奪特性導(dǎo)致的讀出多路存取協(xié)議的問(wèn)題。 （ 2） 從網(wǎng)絡(luò)的傳輸控制方面介紹了差錯(cuò)控制和擁塞控制。特點(diǎn)是先傳 Y，后傳 UV，同時(shí) 行場(chǎng)同步信號(hào)嵌入在數(shù)據(jù)流中 。例如， MPEG4 Part 2解碼器就不能與 。 TLV320AIC23B芯片的數(shù)字音頻接口包括了 LRCIN、 DIN、 LRCOUT、 DOUT和 BCLK等引腳。 DM642 芯片對(duì)輸入的音視頻流進(jìn)行壓縮編碼，編碼后的音視頻流通過(guò)以太網(wǎng)口 (EMAC)發(fā)送給遠(yuǎn)端的視頻服務(wù)器，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控。 以上這些特性決定了 DSP 芯片需要具備豐富的外設(shè)資源，以滿足網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的需要。 由于本系統(tǒng)是運(yùn)用于視頻采集壓縮系統(tǒng)，因此其特性直接決定了視頻采集壓縮系統(tǒng)核心 DSP 所需要具備的性能。數(shù)字信號(hào)處理器 DSP 增強(qiáng)了車(chē)載主機(jī)的性能和可用性，提高了音視頻質(zhì)量、提供了更多的靈活性和更快的設(shè)計(jì)周期。正是在這種情況下， 3G、 4G 通信才會(huì)不 斷地被推出，但是無(wú)論是 3G 還是 4G，未來(lái)通信都將離不開(kāi) DSP 技術(shù)（數(shù)字信號(hào)處理器 )， DSP 作為一種功能強(qiáng)大的特種微處理器 ,主要應(yīng)用在數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、視像信號(hào)的高速數(shù)學(xué)運(yùn)算和實(shí)時(shí)處理方面，可以說(shuō) DSP 將在未來(lái)通信領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用。 . （ 5） 代碼移植，對(duì)代碼進(jìn)行修改，使之符合 DSP編程需要，把代碼移植到 DSP上，使之能在硬件平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。與此同時(shí)數(shù)字信號(hào)處理各種算法日趨 完善，特別是運(yùn)算能力的很強(qiáng)的數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP)的問(wèn)世，使現(xiàn)代圖像處理 系統(tǒng)進(jìn)入了和計(jì)算機(jī)緊密結(jié)合的全數(shù)字體制的階段。最早發(fā)表 有關(guān)計(jì)算機(jī)處理圖像信息的文章的時(shí)間要追溯到 20世紀(jì) 50年代，隨著計(jì)算機(jī)以及硬件技術(shù)的高速發(fā)展，性能大幅度提高，而價(jià)格卻大幅度下降，無(wú)疑推動(dòng)了圖像處理技術(shù)的發(fā)展，圖像處理系統(tǒng)的發(fā)展大致上可以劃分為四個(gè)階段。 我國(guó)基于嵌入式技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)視頻采集壓縮傳輸系統(tǒng)剛剛起步，所以研究并開(kāi)發(fā)一種基于嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)視頻采集壓縮傳輸系統(tǒng)具有很大的工程實(shí)際意義。目前視頻處理 DSP芯片的性能非常強(qiáng)大 ,并且價(jià)格 是 可以接受 的 ，采用 DSP來(lái)進(jìn)行圖像的壓縮編碼是可行的。 DM642 采用 TI 公司第 2 代增強(qiáng)型超長(zhǎng)指令集，它的 EMIFA接口數(shù)據(jù)總線寬度為 64 位，最高數(shù)據(jù) 存取頻率 133MHz，可直接與大容量、低成本的 SDRAM 芯片無(wú)縫連接。 基于 DSP的視頻采集與壓縮傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 1 頁(yè) 共 83 頁(yè) 1 緒論 課題背景 視頻采集技術(shù)相關(guān)的產(chǎn)品正經(jīng)歷著由模擬化向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的變革。 DM642 片上帶有 3 個(gè)雙通道數(shù)字視頻口，可同時(shí)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(shí)處理 4 路立體聲輸入 /輸出音頻信號(hào)。與此同時(shí)，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及與推廣，以太網(wǎng)通信速率的提高和交換技術(shù)的發(fā)展使它得到了迅速發(fā)展和普及。基于 DPS的視頻采集系統(tǒng)，由于可以靈活地修改其圖像處理算法，它的應(yīng)用主要面向用戶的特定需求和對(duì)實(shí)時(shí)性有較高要求的場(chǎng)合。 （ 1）圖像數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)發(fā)展的第一階段 第一階段的時(shí)間大體上是 20世紀(jì) 60年代到 80年代中期，這個(gè)時(shí)期的圖像處理系統(tǒng)采用機(jī)箱式結(jié)構(gòu)，主流計(jì)算機(jī)采用小型機(jī)，并采用雙屏操作方式，所以系統(tǒng)的體積比較大， 功能也比較強(qiáng)，當(dāng)然價(jià)格也比較貴。以 DSP為核心的硬件系統(tǒng)同樣可以用來(lái)進(jìn)行圖像處理，為這個(gè)問(wèn)題的解決帶來(lái)了新的途徑。根據(jù) DSP處理芯片的特性對(duì)代碼進(jìn)行優(yōu)化，提高代碼性能。 內(nèi)置數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP， DigitalSignalProcessor)是 車(chē)載主機(jī) 內(nèi)以 邏輯電路對(duì)音視頻數(shù)字信號(hào)進(jìn)行再加工處理的專用元件，是一個(gè)統(tǒng)稱名詞，包括數(shù)字效果器、 EQ、 3D 環(huán)繞等等。隨著技術(shù)的發(fā)展，相信以后還能提 供更多的聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)特效，而使車(chē)載主機(jī)成為車(chē)內(nèi)的高科技信息和 娛樂(lè)中心 。其功能特點(diǎn)包括：音視頻錄象、音視頻檢索與回放、壓縮、傳輸?shù)鹊取? 綜合以上兩點(diǎn) 考慮，本系統(tǒng)采用 TI 公司 DM64x 系列中性能較高的 DM642芯片。 圖 １ 基于 TMS320DM642 的視頻采集壓縮系統(tǒng)的硬件框圖 DSP 開(kāi)發(fā)平臺(tái)所 涉及 的關(guān)鍵技術(shù) 及其方案選型 視頻解碼 TVP5150是一種低功耗芯片，正常工作時(shí)的功耗 為 113mW,在 節(jié)電模式下得功耗為 1mW，該芯片內(nèi)核電源電壓為 ，輸入 /輸出電源電壓為 。 基于 DSP的視頻采集與壓縮傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 共 83 頁(yè) 圖 3 TLV320AIC23B芯片引腳定義 本系統(tǒng)的壓縮方案及 視頻壓縮的標(biāo)準(zhǔn) 視頻壓縮通過(guò)減少和去除冗余視頻數(shù)據(jù)的方式，達(dá)到有效發(fā)送和存儲(chǔ)數(shù)字視頻文件的目的。這是因?yàn)橐环N算法無(wú)法正確地對(duì)另外一個(gè)算法的輸出信號(hào)進(jìn)行解碼，然而我們可以在同一軟件或硬件中使用多種不同的算法，以支持對(duì)多種格式的文件進(jìn)行壓縮。 它 包含 了 三部分 ： （ 1） 視頻信號(hào) （ 2） 定時(shí)基準(zhǔn)信號(hào)： 有兩個(gè)定時(shí)基準(zhǔn)信號(hào)，一個(gè)在每個(gè)視頻數(shù)據(jù)塊的開(kāi)始 (Start of ActiveVideo，SAV)，另一個(gè)在每個(gè)視頻數(shù)據(jù)塊的結(jié)束 (End of Active Video， EAV)；每個(gè)定時(shí)基準(zhǔn)信號(hào)由 4 個(gè)字的序列組成，格式如下： FF 00 00 XY（ 16 進(jìn)制）頭三個(gè)是固定前綴，第 4 個(gè)字包含定義第二場(chǎng)標(biāo)識(shí)、場(chǎng)消隱狀態(tài)和行消隱狀態(tài)的信息。重點(diǎn)分析了前向糾錯(cuò)、重傳、容錯(cuò)性編碼、差錯(cuò)掩蓋、速率控制和速率成型等技術(shù)。微軟公司的即插即用功能能減輕用戶較差的營(yíng)業(yè)收入而注意適配器資源，如IRQ,輸入輸出，和存儲(chǔ)器地址等等。 圖 5 TMS320DM642 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 TMS320DM642 的硬件架構(gòu) TMS320DM642 采用第二代高性能、先進(jìn)的超長(zhǎng)指令字 veloci 結(jié)構(gòu)的 基于 DSP的視頻采集與壓縮傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) 共 83 頁(yè) DSP 核及增強(qiáng)的并行機(jī)制，當(dāng)工作在 720M 赫茲的時(shí)鐘頻率下，其處理性能最高可達(dá) 5760MI/s，使得該款 DSP 成為數(shù)字媒體解決方案的首選產(chǎn)品，它不僅擁有高速控制器的操作靈活性，而且具有陣列處理器的數(shù)字處理能 力，TMS320DM642 的外圍集成了非常完整的音頻、視頻和網(wǎng)絡(luò)通信接口。 L2 可作為 SRAM 映射到存儲(chǔ)空間使用，也可整體作為第二級(jí) Cache，或是作為二者按比例的一種組合混合使用。 EDMA總共有 85 個(gè)參數(shù)用來(lái)對(duì)“ linking”或“ chaining”進(jìn)行配置。 TMS320DM642 的其他外設(shè) （ 1） 主端口接口 HPI 主機(jī)接口是一個(gè)能夠通過(guò)主處理器直接 訪問(wèn) CPU 的存儲(chǔ)空間的并行口，主機(jī)設(shè)備作為一個(gè)主要的接口從而可以進(jìn)行更加容易的訪問(wèn)，主機(jī)和 CPU 可以經(jīng)過(guò)內(nèi)部和外部的存儲(chǔ)器進(jìn)行相互交換信息。這種結(jié)構(gòu)考慮到 PCI 主設(shè)備和從設(shè)備處理，并可以使DMA/EDMA 通道資源用于其他應(yīng)用。 多路緩存串口 McBSPMcBSP 能夠和多種標(biāo)準(zhǔn)的端口相連， McBSP 是一種同步串口。 視頻采集壓縮系統(tǒng)的核心電路設(shè)計(jì) 基于 TMS320DM642 的 視頻采集壓縮系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)包含以下核心模塊：音視頻 A/D 轉(zhuǎn)換模塊、擴(kuò)展存儲(chǔ)模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊、電源模塊、串行通信模塊。因此，解碼器系統(tǒng) (特別是多制式的解碼器 )中，鎖相系統(tǒng)要能完成多種頻率的高精度鎖相。 圖 ７ 視頻芯片與 DM642 的連接 系統(tǒng)對(duì)音頻信號(hào)的處理使用 TI 的 TLV320AIC23 音頻編解碼器，模擬的音頻信號(hào)通過(guò)線性輸入接口輸入 AIC23，經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳送給 DSP 進(jìn)行處理。 EMIFA 提供 64 位寬度的外總線數(shù)據(jù)接口， EMIFB 提供 16 位寬度的外總線數(shù)據(jù)接口，最大總線速度為 133MHz。在 SDRAM 中，所有的輸入、輸出信號(hào)都是與時(shí)鐘信號(hào)同步， SDRAM 在時(shí)鐘的上升沿對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣并鎖存。 SDRAM 內(nèi)部設(shè)有地址計(jì) 數(shù)器，在突發(fā)方式工作時(shí)，只需要對(duì) SDRAM 送一次初始地址，即可實(shí)現(xiàn)連續(xù)訪問(wèn)，后續(xù)列地址由 SDRAM 內(nèi)的列地址計(jì)數(shù)器自動(dòng)提供。 Flash 存儲(chǔ)器與 EPROM 相比，具有更高的性價(jià)比，而且體積較小、功耗低、電可擦寫(xiě)，使用比較方便， Flash 可直接與 DSP 相接。 CPLD 器件選用 EPM7128AETC 芯片，在 CPLD 內(nèi)部設(shè)計(jì) FLASH 翻頁(yè)用的各種寄存器， PA1 PA 20 和 PA21 3 個(gè)引腳用于管理 FLASH 存儲(chǔ)器的頁(yè)和扇區(qū)。 TI 公司的TMS320C6000 系列 DSP 需要兩種電源， CVdd 和 DVdd，分別給內(nèi)核和周邊 I/O接口供電， TMS320DM642 要求內(nèi)核電壓為 ，周邊 I/O 接口電壓為 。 目前常用的電源轉(zhuǎn)換器主要有：線