基于達芬奇技術(shù)的數字視頻系統設計與實(shí)現

2.2 圖像處理與顯示

實(shí)時(shí)圖像處理系統設計的難點(diǎn)是如何在有限的時(shí)間內完成大量圖像數據的處理。只有圖像處理系統的處理速度達到每秒25幀以上時(shí)才能達到實(shí)時(shí)的效果并且要想在顯示終端上顯示出高清晰的圖像最重要的就是在Codec Engine 中的視頻編解碼運算。而達芬奇處理器能通過(guò)多種復雜的視頻編解碼來(lái)實(shí)現高清視頻輸出，如MPEG-4編解碼能顯示30fps分辨率為720p(1280*720)；H.264 編解碼能顯示30fps 分辨率為D1(720*480) 等。TMS320DM6446 處理器視頻處理子系統中的視頻后端提供的在線(xiàn)視頻顯示處理器既能夠顯示兩組獨立的視頻窗口或兩組獨立的OSD窗口，還可以以一個(gè)視頻窗口、一個(gè)OSD窗口和一個(gè)屬性窗口的形式顯示。視頻編碼器完成圖像數據編碼后可以通過(guò)內部的LCD控制器直接輸出數字視頻信號到液晶顯示器上也可以通過(guò)四路54MHz 的DACs 進(jìn)行D/A轉換，來(lái)提供NTSC/PAL、S-video 等格式的視頻或音頻輸出。

3．電源設計

本設計采用的是TI 最新的基于達芬奇技術(shù)的TMS320DM644x DSP 的電源管理芯片TPS65023 在高達1.5A 的最寬負載電流范圍內可實(shí)現高性能的數控功能與效率最大化。TPS65023 集成了三個(gè)降壓轉換器以支持系統的內核電壓、外設、I/O 以及存儲器電壓，還集成了兩個(gè)可由外部輸入引腳啟動(dòng)的通用200mA 線(xiàn)性低壓降 (LDO) 穩壓器。每個(gè)LDO 的輸入電壓范圍都在2.5 V 至6.5 V 之間，因此既可通過(guò)其中一個(gè)集成降壓轉換器供電，也能直接通過(guò)電池供電。

在本設計中TPS65023 的VDCDC1 管腳輸出1.2V 電壓用于DM6446 的內核供電，VDCDC2 管腳輸出1.8V 電壓用于DM6446 的存儲器接口供電，VDCDC3 管腳輸出3.3V 電壓用于DM6446 的外設接口供電。由于TPS65023 只提供1A/1.8V 電壓不夠供應兩片DDR2 SDRAM，故還需一個(gè)輸出1.8V 的電源管理芯片來(lái)為DDR2 供電，此系統選用的是LTC3412A 輸出電流3A。這樣用兩個(gè)電源管理芯片就能滿(mǎn)足系統供電。TPS65023 與達芬奇DM6446 的接口電路如圖3 所示。

圖3 TPS65023 與DM6446 的接口電路

4．軟件實(shí)現
達芬奇軟件架構涵蓋低級的OS 驅動(dòng)程序乃至應用API。在達芬奇軟件平臺中可以細分為多任務(wù)的CODEC， 即視頻(Video) 、影像(Image) 、語(yǔ)音(Speech) 、音頻(Audio),統稱(chēng)VISA。另外還包含具有多媒體框架組件的CODEC 引擎遠程服務(wù)器。由此構成的信號處理層(SPL) 一方面通過(guò)VISA API 接口與應用層(APL)連接，另一方面則通過(guò)DSP/BIOS 與底層內核溝通。APL 包含客戶(hù)增值差異化設計軟件模塊，并通過(guò)Linux API 溝通底層內核的許多外圍接口驅動(dòng)。
eXpressDSP 配置工具的使用使得配置一個(gè)CODEC 的過(guò)程極其簡(jiǎn)單，下面就是一個(gè)完整的應用程序開(kāi)發(fā)步驟：
第一步，開(kāi)發(fā)并完成Codec。就是要開(kāi)發(fā)音視頻編解碼的核心算法，按照xDM 標準封裝成為Codec 庫，Codec 主要完成音視頻的核心算法，應用程序運行時(shí)被調用，并不參與其他功能。
第二步，將Codec 集成到Codec Engine 中。將第一步開(kāi)發(fā)完成的Codec 或已有的符合x(chóng)DM 的Codec 集成到Codec Engine 中，這一步需要配置兩個(gè)JavaScript 的腳本文件，其中一個(gè)腳本文件表明了，Codec 的使用和配置信息，文件名一般為*.cfg， 另一個(gè)描述了Codec 在達芬奇上的內存分配的配置，文件名一般為*tcf ，配置好這兩個(gè)文件后，使用make 命令即可生成Codec Engine， 其文件名一般為*.X64P ?？杀粦贸绦蛑苯诱{用。
第三步，開(kāi)發(fā)音視頻應用程序，并在其中調用Codec Engine 。在Linux 下開(kāi)發(fā)音視頻應用程序，包括用戶(hù)界面，音視頻的采集、播放、同步等，其中完成對Codec Engine 的調用，應用程序也要完成一個(gè)擴展名為cfg 的腳本配置文件，以表明對Codec Engine 的使用狀況。
第四步，加載DSPLINK 和CMEM 模塊，運行應用程序至此一個(gè)完整的達芬奇音視頻應用程序就完成了，其中許多過(guò)程是通過(guò)腳本文件配置完成的，過(guò)程非常簡(jiǎn)單易懂，下面我們需要在達芬奇上運行它，首先要加載DSPLINK 和CMEM 兩個(gè)驅動(dòng)程序模塊，其中DSPLINK 主要實(shí)現了arm 和dsp 的底層通信，而CMEM 則主要是完成了在物理段上分配連續內存的功能，加載完這兩個(gè)模塊，這樣便可以直接運行已完成的應用程序。
5．結論
基于TMS320DM6446 為核心處理器的數字視頻系統已經(jīng)實(shí)現并且功能強大，性能穩定，擴展性強，功耗低，能很好的加速數字視頻創(chuàng )新。本文的創(chuàng )新點(diǎn)：1.基于TI 強大的達芬奇處理器（雙核）能夠實(shí)現H.264 等復雜的編解碼。2.利用TI 專(zhuān)門(mén)針對達芬奇供電的電源管理芯片TPS65023 為其供電，很好的解決干擾、EMI/EMC 的問(wèn)題而且還能達到功耗低的效果。