基于DSP的實(shí)時(shí)圖像處理系統

2.1 視頻采集

在本系統中，對輸入的模擬視頻信號的采集是由BT835視頻Decoder完成的，支持的視頻輸入為PAL制或NTSC制式的標準模擬視頻信號，輸入的視頻信號既可以是復合視頻信號，也可以是S-Video信號，輸出為4:2:2的YUV格式的圖像數據。

圖3所示為DSP 模擬視頻輸入接口原理框圖。標準模擬視頻信號經(jīng)預處理進(jìn)入A/ D轉換器；同時(shí)又經(jīng)時(shí)鐘產(chǎn)生電路得到與行同步同相位的A/ D 轉換時(shí)鐘,這樣可以使得每行的采樣點(diǎn)均為整數。為了確保視頻數據整行地被采集到DSP 中進(jìn)行處理,特將行同步信號作為FIFO 讀入數據的起點(diǎn)。同時(shí),行同步、場(chǎng)同步以及奇偶場(chǎng)標志信號也直接進(jìn)入DSP ,使其能夠確定讀入的視頻數據在一幀中的具體位置。為了增強系統的實(shí)時(shí)性,這里利用TMS320C6416 DSP 的DMA(直接存儲器存取) 通道背景操作特性,以使DSP 和外設的數據交換能夠與其內部CPU 的高速運算操作同時(shí)進(jìn)行。而FIFO 的功能在于,通過(guò)它的緩沖,使得DSP 可以從容地與A/ D 之外的其它外設交換數據。

其中ARM7的作用是時(shí)鐘的產(chǎn)生及控制視頻采集芯片，將采得的數據從8位或16位轉化為32位，并且使數據按照Y、U、V分開(kāi)的方式排列。這樣相當于對采集到的數據進(jìn)行了一次預處理，以便于視頻編碼使用。另外ARM7將32位寬的數據輸出給32位的FIFO。用32位的FIFO以及將視頻數據轉換為32位，可以使DSP讀取視頻數據時(shí)32位的數據總線(xiàn)沒(méi)有空閑，從而提高DSP讀取視頻數據的效率；這里使用FIFO是為了減少DSP讀取數據的時(shí)間、降低高速設備和低速設備的不匹配。每次FIFO半滿(mǎn)時(shí)，ARM7會(huì )給DSP發(fā)送中斷信號， 并且在中斷處理程序中使用DMA方式讀取視頻數據；如果不使用ARM7，DSP會(huì )頻繁中斷，從而花費大量時(shí)間在入棧、出棧以及寄存器的設置上。

2.2 視頻的MPEG-4編碼模塊

DSP讀入視頻數據后進(jìn)行先期處理，如將YUV格式轉為RGB格式等；然后進(jìn)行MPEG-4視頻編碼。在這一過(guò)程中，數據訪(fǎng)問(wèn)通常要占用50%的時(shí)間，算術(shù)運算要占用30%的時(shí)間，控制要占用20%的時(shí)間。因為需要進(jìn)行運動(dòng)估計和運動(dòng)補償，在數據存儲器中通常保存一幀I（原始幀）幀圖像和至少一幀P（預測幀）幀圖像，這些圖像占用的空間都比較大，因此放在外部存儲器SDRAM里。在編碼過(guò)程中還要存儲DCT系數、運動(dòng)向量、量化矩陣、可變長(cháng)編碼表、Z形編碼表等，由于占用較小的存儲空間而且會(huì )反復用到，因此把它們放在片內存儲器中。

2.3 視頻傳輸

與PC 機不同,DSP 片內片外的兩級存儲體系結構以及數據分配原則決定了編碼器實(shí)現過(guò)程中必然存在大量的數據傳輸,因而必須有效地管理以減少數據

傳輸所需的時(shí)間。

至于數據的采集部分可以利用DSP的DMA來(lái)進(jìn)行。TMS320C6000 DSP 大都具有幾個(gè)獨立的DMA 通道,DMA 的特點(diǎn)是可以在不受CPU 干預的情況下完成數據從源地址到目的地址的搬移。