【文章內(nèi)容簡介】 。對于C64x器件，像DM642,通過EDMA控制器實現(xiàn)PCI 口和DSP的接口。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。（3）擴展內(nèi)存接口EMIFTMS320DM642的數(shù)據(jù)總線寬度為64位，劃分為4個存儲空間CE0~CE3，每個存儲空間的大小為256MB。DM642通過EMIF接口擴展外部存儲器時，使用CE0~CE3信號作為空間片選信號，可以把外擴的存儲器映射在不同空間中，空間片選信號低電平有效，EMIF接口的數(shù)據(jù)寬度也支持8位、16位和32位的數(shù)據(jù)。（4）多路音頻串口（McASP）TMS320DM642設(shè)備包含一個多聲道音頻串行端口（McASP）接口外設(shè)（McASP 0），為了多聲道音頻應(yīng)用需要，McASP是一個被優(yōu)化了的串口。McASP由發(fā)射部分和接收部分組成，它們能夠用不同的數(shù)據(jù)格式、隔離的主時鐘、位時鐘、幀同步或者一部分完全獨立地進(jìn)行操作，傳輸部分和接收部分可以是同步的。McASP模塊還包括一個 16 位移位寄存器池，可配置為用于傳輸數(shù)據(jù)，接收數(shù)據(jù)，或通用輸入/輸出（GPIO）。McASP的傳輸段可以用時分復(fù)用同步串行格式傳送數(shù)據(jù)，或用一個數(shù)字音頻接口格式傳輸數(shù)據(jù)，它的位流可被編碼為S / PDIF， AES 3 ，IEC 60958，CP 430的傳輸。接收段的McASP支持的TDM同步串行格式。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。（5）通用 I/O 端口GPIO該GPIO外圍設(shè)備提供專用普通用途引腳，可以配置為輸入或輸出。當(dāng)配置為輸出，可以寫一個內(nèi)部寄存器以控制外部引腳的狀態(tài)驅(qū)動。當(dāng)配置為輸入，可以通過內(nèi)部寄存器的狀態(tài)來探測輸入引腳的狀態(tài)。另外，GPIO外圍設(shè)備可能導(dǎo)致CPU中斷和EDMA事件用不同的中斷或事件方式。綜上所述可知：TMS320DM642是一個強大的多媒體處理器，是構(gòu)成多媒體通信系統(tǒng)的良好平臺。它的豐富的外圍接口使得它近乎是一個多媒體嵌入式系統(tǒng)的單芯片硬件平臺；它的完全可編程性，又可以使得它能夠兼容正在發(fā)展的各種多媒體信號處理標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)成通用的軟件平臺。這些特性必將使得它得到廣泛的應(yīng)用。 視頻采集壓縮系統(tǒng)的核心電路設(shè)計基于TMS320DM642的視頻采集壓縮系統(tǒng)硬件設(shè)計包含以下核心模塊：音視頻A/D轉(zhuǎn)換模塊、擴展存儲模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊、電源模塊、串行通信模塊。音視頻A/D轉(zhuǎn)換模塊主要完成4路模擬CVBS信號和4路LINE_IN信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換以及與DM642視頻口的連接；擴展存儲模塊主要是完成DM642 EMIF 接口與SDRAM及FLASH的連接；網(wǎng)絡(luò)模塊實現(xiàn)DM642 EMAC接口與以太網(wǎng)物理層控制器之間的連接；電源模塊實現(xiàn)對視頻采集壓縮系統(tǒng)各芯片的電源供應(yīng)，以及對系統(tǒng)電壓監(jiān)控并產(chǎn)生復(fù)位信號；串行通信模塊主要實現(xiàn)專用異步通信芯片對DM642 McBSP接口的擴展，從而實現(xiàn)穩(wěn)定、準(zhǔn)確的串行通信。 音視頻 A/D 轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計一般采集彩色圖像，首先要進(jìn)行視頻解碼，即把復(fù)合的視頻信號分解成亮度和兩個色差信號，各個分量再獨立進(jìn)行量化。傳統(tǒng)的模擬電路的亮色分離存在著如下兩個缺點：（1）模擬的亮色分離電路一般采用帶通濾波器和陷波器，但模擬濾波器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)整較繁，相頻特性不理想，常使亮色分離不干凈。而且?guī)捠芟拗?，難以達(dá)到高保真的效果。（2）信源送來的行場同步都有抖動，有時還會失同步，鎖相電路應(yīng)能跟上行同步，并且輸出的抖動要小。因為實際的視頻采樣系統(tǒng)中，為了使后級的處理簡單，往往需要采樣時鐘與行頻鎖相，形成所謂的行頻鎖相視頻采樣，以使得到的樣點為行正交結(jié)構(gòu)。另外，解碼器中還要恢復(fù)副載波信號來解調(diào)色差信號，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。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。 音視頻A/D轉(zhuǎn)換模塊由音視頻解碼芯片構(gòu)成，由于DM642的VP口能夠接受CCIR60 Video等多種格式的視頻數(shù)據(jù)，提供了與目前市面上流行的視頻編解碼芯片的無縫連接，因而大大簡化了設(shè)計，在芯片的選擇上更多集中在視頻解碼質(zhì)量，芯片功耗等方面進(jìn)行考慮。由于設(shè)計中采用模擬攝像頭進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)的采集，因此需要使用視頻解碼芯片將采集到的模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化，然后傳送給DM642的視頻端口進(jìn)行處理。這里的視頻解碼芯片選用了TI公司生產(chǎn)的TVP5150芯片。該芯片是一款超低功耗的視頻解碼器，正常工作時功耗僅為115mW，在省電模式下功耗不超過1mW。它支持PAL/NTSC/SECAM制式的視頻信號，采用了節(jié)省空間的32pinTQFP封裝，芯片需要++。TVP5150支持2路復(fù)合視頻(CVBS)或1路S一端子(Svideo)輸入，將輸入的模擬視頻信號轉(zhuǎn)換為帶離散同步信號的8bit 4：2：2YCbCr或者帶內(nèi)嵌同步信號的8bit ，除此之外，TVP5150還輸出同步信號，消隱信號，鎖定信號和時鐘信號。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I2C串行端口在這些寄存器中設(shè)置。圖７ 視頻芯片與 DM642 的連接系統(tǒng)對音頻信號的處理使用 TI 的TLV320AIC23音頻編解碼器，模擬的音頻信號通過線性輸入接口輸入AIC23，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳送給DSP 進(jìn)行處理。DSP 處理后的音頻信號再通過AIC23 轉(zhuǎn)換為模擬信號輸出。AIC23編解碼器使用兩個串行通道，一個通道控制編解碼器的內(nèi)部配置寄存器，另一個用于收發(fā)數(shù)字音頻信號。I2C總線作為單向的控制通道，實現(xiàn)DSP對編解碼器的配置。雙向的數(shù)據(jù)通道則由McASP來實現(xiàn)，所有的音頻數(shù)據(jù)均由此處交換。圖8 DM642與音頻芯片接口圖 擴展存儲模塊的設(shè)計DSP訪問外部存儲器時必須通過外部存儲器接口EMIF。DM642有很強的接口能力，不僅具有很高的數(shù)據(jù)吞吐率，而且可以與目前幾乎所有類型的存儲器直接接口，如 pipeline結(jié)構(gòu)的同步突發(fā)靜態(tài) RAM(SBRAM)，異步器件，包括 SRAM、ROM和 FIFO 等，還有外部共享存儲空間的設(shè)備。圖9 DM642 視頻口分配DM642上有兩個擴展內(nèi)存接口總線，分別為EMIFA和EMIFB。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。由于對視頻圖像的處理需要比較大的存儲空間，所以系統(tǒng)通過DM642的外部存儲器接口(EMIF)擴展了片外存儲空間。DM642的64位 EMIF 根據(jù)地址空間劃分為4個部分，CE0CE3，這4個部分分別與擴展的片外設(shè)備相連。在本系統(tǒng)中，片外設(shè)備包括： 2 塊 4M32bit，133MHz速率的 SDRAM、1塊64Mbit的FLASH以及TI的UART。系統(tǒng)程序固化在FLASH存儲器中，當(dāng)程序運行時，DM642把程序和臨時數(shù)據(jù)保存在SDRAM中。FLASH存儲器具有總線寫入功能，這對系統(tǒng)啟動程序的修改和升級帶來了極大的方便。（1）SDRAM系統(tǒng)選用的SDRAM容量為4Mbit，數(shù)據(jù)寬度為32位，由于DM642的EMIFA數(shù)據(jù)線寬度為64位，所以選用兩片SDRAM與DM642相連接。SDRAM具有如下特征：l 信號與時鐘同步。在SDRAM中，所有的輸入、輸出信號都是與時鐘信號同步，SDRAM在時鐘的上升沿對輸入信號進(jìn)行采樣并鎖存。l 命令操作。SDRAM的各種操作都是通過命令進(jìn)行控制的，控制命令在時鐘的上升沿有效且只持續(xù)一拍。l 多塊并行。在SDRAM芯片中，一般有24個存儲塊，當(dāng)一個塊在工作時，其他塊可立即進(jìn)行讀寫準(zhǔn)備(預(yù)充電、運行地址、刷新等)。前一個工作快完成后，下一個塊可立即進(jìn)行工作。這樣隱藏了存儲塊的啟動時間，提高了數(shù)據(jù)傳輸率。表3 DM642的 EMIF 的地址空間分配表Chip selectFunctionCE0SDRAM busCE18 bit FlashCE2UARTCE3l 數(shù)據(jù)突發(fā)傳輸。SDRAM內(nèi)部設(shè)有地址計數(shù)器，在突發(fā)方式工作時，只需要對SDRAM送一次初始地址，即可實現(xiàn)連續(xù)訪問，后續(xù)列地址由 SDRAM內(nèi)的列地址計數(shù)器自動提供。l 抗干擾能力強。由于SDRAM是在時鐘上升沿對輸入信號進(jìn)行采樣，數(shù)據(jù)在其它時間的變化不會影響SDRAM的工作，因而具有較強的抗干擾能力。本文中，DM642的外部擴展兩片HY57V283220T芯片，共4M*64位SDRAM空間，選擇工作頻率為133MHz的HY57V283220T芯片。圖中，使用CE0引腳產(chǎn)生SDRAM芯片的片選信號，即把兩片HY57V283220T芯片擴展的片選信號，即把兩片HY57V283220T芯片擴展在DM642的CE0空間。圖10 DM642 與 SDRAM 連接關(guān)系（2）FLASHTMS320DM642片內(nèi)不帶FLASH或EEPROM，系統(tǒng)掉電DM642存儲器中的數(shù)據(jù)和程序?qū)⑷縼G失，所以DM642外部通常需要擴展FLASH存儲器，用于存儲程序和重要的數(shù)據(jù)。FLASH存儲器也是通過DM642的EMIFA接口加以擴展，由DSP或CPLD器件產(chǎn)生FLASH芯片需要的邏輯控制。目前市場上的EPROM工作電壓一般在 5V，而且體積都比較大。Flash存儲器與EPROM相比，具有更高的性價比，而且體積較小、功耗低、電可擦寫，使用比較方便， Flash 可直接與DSP相接。因此采用Flash存儲器存儲程序和固定數(shù)據(jù)是比較好的選擇。Flash主要作用是固化程序和保存歷史數(shù)據(jù)，也就是開機后執(zhí)行閃存的程序，并在程序執(zhí)行的過程中實時地保存或修改其內(nèi)部的數(shù)據(jù)單元。我們使用的是AMD公司的AM29LV033C Flash存儲器，容量為4M*8位，單電源供電，~，該芯片可以和DM642直接連接。其主要特點有：l 僅需3V單電源供電便可進(jìn)行讀、編程和擦除操作；l 完全支持JEDEC單電源Flash存儲器標(biāo)準(zhǔn)；l 支持在系統(tǒng)編程，用戶只需向其命令寄存器寫入標(biāo)準(zhǔn)的微處理器指令，具體l 編程、擦除操作便由內(nèi)部電路實現(xiàn)；l 可對某一扇區(qū)進(jìn)行操作而不影響其他部分的數(shù)據(jù)；l 有硬件數(shù)據(jù)保護(hù)功能，以防止誤操作。AM29LV033C芯片的地址線共有22條A[21:0]，但DM642的地址線只有19條AEA[22:3]，兩種芯片之間的地址線數(shù)量不匹配，所以DM642不能遍歷FLASH芯片的所有地址單元。為了解決這一問題，在DM642電路系統(tǒng)中才用CPLD器件，把FLASH存儲區(qū)的64個扇區(qū)劃分為若干個頁，每頁包括多個扇區(qū)。在CPLD內(nèi)部擴展控制A[21:19]引腳信號的寄存器，DM642通過操作寄存器端口實現(xiàn)遍歷FLASH芯片所有地址單元的任務(wù)。CPLD器件選用EPM7128AETC芯片，在CPLD內(nèi)部設(shè)計FLASH翻頁用的各種寄存器，PA1PA 20 和PA21 3個引腳用于管理FLASH存儲器的頁和扇區(qū)。Flash第0頁的前1K字節(jié)空間為Bootloader段，用于存放用戶的二級Bootloader，剩下的空間可以全部用來存放大型用戶程序。在兩級Bootloader完成系統(tǒng)初始化后，可以通過設(shè)置DM642的GPIO控制寄存器來實現(xiàn)對Flash其他頁面的訪問。值得注意的是，由于在此設(shè)計中沒有采用硬件自動跨頁訪問，在編寫DSP用戶程序時，如果涉及到Flash第0頁以后的讀寫，應(yīng)注意根據(jù)程序訪問的地址，控制GPIO的狀態(tài)。圖11 TMS320DM642和Flash的接口 網(wǎng)絡(luò)模塊的設(shè)計RTL8019AS是一種全雙工即插即用的以太網(wǎng)控制器，它在一塊芯片上集成了RTL8019內(nèi)核和一個16KB的SDRAM存儲器。它兼容RTL8019控制軟件和NE2000 8bit或16bit的傳輸，支持UTP,AUI,BNC和PNP自動檢測模式，支持外接閃爍存儲器讀寫操作，支持I/O口地址的完全解碼，具有LED指示功能。（10Base5,10Base2,10BaseT）標(biāo)準(zhǔn)。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，所以功耗也相對較高。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，周邊I/。正是因為DSP系統(tǒng)中需要兩種電源，所以必須考慮它們的配合問題。在加電過程中，如果只有內(nèi)核獲得供電，周邊沒有得到供電，對芯片不會產(chǎn)生任何損害，只是沒有輸入/輸出能力而已；相反，如果周邊I/O接口得到供電而內(nèi)核退后加電，有可能會導(dǎo)致DSP和外圍引腳同時作為輸出端，此時如果雙方輸出的值是相反的，那么兩輸出端就會因反向驅(qū)動可能出現(xiàn)大電流，這將影響器件的使用壽命，甚至損壞器件。同樣，在關(guān)閉電源時，如果內(nèi)核先掉電，也有可能產(chǎn)生大電流。因此，在加電過程中，應(yīng)當(dāng)保證內(nèi)核電源CVdd先加上，最晚也應(yīng)當(dāng)與周邊I/O接口電源DVdd同時加。關(guān)閉電源時，先關(guān)DVdd，再關(guān)CVdd。另外系統(tǒng)視頻A/。因此供電系統(tǒng)的好壞將直接影響到開發(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)計出高效率、高性能的供電系統(tǒng)具有極其重要的意義。目前常用的電源轉(zhuǎn)換器主要有：線性低壓降LDO(Low Drop Output)穩(wěn)壓器、電容電荷泵DCDC變換器和電感型開關(guān)模式DCDC變換器等等。LDO穩(wěn)壓器可適用于降壓變換，具體效果與I/O電壓有關(guān)。從基本原理來說，LDO根據(jù)負(fù)載電阻的變化情況來調(diào)節(jié)自身的內(nèi)電阻，從而保證穩(wěn)壓輸出端的電壓不變。轉(zhuǎn)換效率可以簡單看成輸出與輸入電壓之比。LDO的轉(zhuǎn)換效率較低，故發(fā)熱量大，但LDO在采用線性低壓降技術(shù)之后，壓降低，本質(zhì)上沒有輸出紋波。電荷泵也稱為開關(guān)電容式電壓變換器，是一種利用所謂的“快速”或“泵送”電容(而非電感或變壓器)來儲能的DCDC變換器。它們能使輸入電壓升高或降低，也可以用于產(chǎn)生負(fù)電壓。其內(nèi)部的FET開關(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。這種特別的調(diào)制過程可以保證高