基于DSP平臺(tái)的數(shù)字視頻源的PCB系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本文提出了一種基于TI DSK6711平臺(tái)的將模擬視頻進(jìn)行數(shù)字化處理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,其中視頻解碼模塊完成復(fù)合視頻信號數(shù)字化,音頻A/D模塊完成語音信號數(shù)字化,同時(shí)采用大容量的SDRAM存儲(chǔ)器作為幀緩存,用FPGA完成其控制接口,整個(gè)系統(tǒng)以DSK6711為核心構(gòu)成數(shù)據(jù)處理單元,此系統(tǒng)可以完成電視圖像信號的去隔行掃描轉(zhuǎn)換﹑低分辨率向高分辨率轉(zhuǎn)換等視頻信號處理,也可以進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻和音頻數(shù)據(jù)壓縮處理。
隨著數(shù)字電視和高清晰度電視技術(shù)的發(fā)展和成熟,標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字和高清晰度電視已成為未來電視系統(tǒng)的必然趨勢。整個(gè)數(shù)字電視系統(tǒng)從技術(shù)層面上來講,包括數(shù)字視頻信號節(jié)目源﹑信號傳輸以及終端接收三部分。由于傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬的限制,因此,解決傳輸大容量的數(shù)字視頻信號的問題成了數(shù)字電視的關(guān)鍵所在。于是數(shù)字視頻編碼壓縮技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,成百成千倍地壓縮視頻信號,解決了傳輸上的問題。隨著國家廣電總局對數(shù)字電視的衛(wèi)星傳輸標(biāo)準(zhǔn)﹑有線傳輸標(biāo)準(zhǔn)﹑地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)的陸續(xù)制定,數(shù)字電視漸漸地進(jìn)入人們的生活,但是完全實(shí)現(xiàn)電視的數(shù)字化還有很漫長的路程,模擬電視和數(shù)字電視將會(huì)在很長的一段時(shí)間內(nèi)并存。現(xiàn)在市場上有售的數(shù)字化電視接收機(jī)(PDP,LCD,DLP)接收的仍然是復(fù)合視頻信號,其數(shù)字化的概念是指對模擬視頻的數(shù)字化,并不是完全意義上的數(shù)字電視接收機(jī)。盡管如此,對模擬視頻的數(shù)字化也包括了不少技術(shù)問題,如電視信號具有不同的制式而且采用復(fù)合的YUV信號方式,而計(jì)算機(jī)直接工作在RGB空間;電視機(jī)是隔行掃描,計(jì)算機(jī)顯示器大多逐行掃描;電視圖像的分辨率與顯示器的分辨率也不盡相同等等。因此,模擬視頻的數(shù)字化主要包括色彩空間的轉(zhuǎn)換﹑光柵掃描的轉(zhuǎn)換以及分辨率的統(tǒng)一等等。
1 硬件設(shè)計(jì)
TI公司的IDK(影像開發(fā)套件)是一套成熟的DSP硬件開發(fā)平臺(tái)。為了給數(shù)字化電視接收機(jī)提供高品質(zhì)的視頻圖像信號源,我們開發(fā)了一套與DSP芯片連接的數(shù)字視頻處理系統(tǒng)作為DSK6711平臺(tái)的子卡,,同時(shí)兼顧了視頻信源編解碼的開發(fā)。
本數(shù)字視頻處理系統(tǒng)采用了先進(jìn)的板間嵌入的設(shè)計(jì)理念和堆棧式結(jié)構(gòu)形式,共有三部分組成:視頻采集板(2)﹑視頻存儲(chǔ)顯示子卡(3)和DSK6711(1)開發(fā)板。
1)DSK6711開發(fā)板(1)
DSK6711開發(fā)板是TI(德州儀器公司)為DSP開發(fā)人員提供的一種硬件實(shí)時(shí)調(diào)試平臺(tái),選用TMS320C6711B作為核心處理器,在板擴(kuò)展2個(gè)16Mbit的SDRAM,一個(gè)音頻解碼與編碼電路,通過HPI接口與PC機(jī)相連接,是軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)試和數(shù)據(jù)交換的通訊接口。TMS320C6711B是一款浮點(diǎn)DSP芯片,其片外時(shí)鐘頻率可以達(dá)到150M,其體系結(jié)構(gòu)采用甚長指令字(VLIW)結(jié)構(gòu)形式,單指令字長為32bit,8個(gè)指令組成一個(gè)指令包,總字長為 。芯片內(nèi)部設(shè)置了專門的指令分配模塊,可以將每個(gè)256bit的指令包同時(shí)分配到8個(gè)處理單元,并使8個(gè)處理單元同時(shí)運(yùn)行。通過片內(nèi)的鎖相環(huán)路(PLL)將輸入時(shí)鐘倍頻獲得,這樣可以使CPU的最大處理能力達(dá)到2400MIPs。
DSK6711開發(fā)板提供了音頻信號處理的DSP硬件平臺(tái),為了適應(yīng)不同系統(tǒng)用戶的要求, TI為其設(shè)計(jì)了一種接口標(biāo)準(zhǔn)(EMIF和外設(shè)接口),專門用于第三方用戶開發(fā)DSK6711的子板以適應(yīng)不同的應(yīng)用場合。EMIF兼容8bit/16bit/32bit的異步存儲(chǔ)器和同步存儲(chǔ)器,20根地址線和獨(dú)立的字節(jié)讀寫使能信號,兩組獨(dú)立的片選信號﹑讀信號﹑寫信號分別控制兩個(gè)不同的存儲(chǔ)器,每個(gè)存儲(chǔ)器的最大容量可達(dá)到128Mbit。外設(shè)接口提供了2個(gè)多通道串口MCBSP,2個(gè)計(jì)數(shù)器,2個(gè)通用IO口和CPU的中斷信號。