基于TMS320DM642的視頻監控系統的設計

摘要：該系統是以為核心，結合視頻編解碼芯片，并外擴大容量的存儲器，實(shí)現4路視頻輸入與1路視頻輸出。本文主要介紹了基于TMS320DM642的視頻監控系統的硬件設計，主要包括視頻輸入/輸出模塊的設計、電源模塊的設計、外部存儲器模塊的設計，同時(shí)介紹了基本的硬件調試方法。該系統具有視頻傳輸延遲短、處理速度快的優(yōu)點(diǎn)，可應用于實(shí)時(shí)視頻圖像處理。

關(guān)鍵詞：TMS320DM642;視頻監控;硬件設計

引言

本系統使用DM642作為核心，具有強大的運算能力和高速的數據通道。應用于如車(chē)牌識別、指紋識別、遠程監控、智能化小區監控，圖像算法研究均具有其他處理器難以抗衡的效果。

1 硬件總體設計

硬件結構如圖1所示。輸入的視頻模擬信號經(jīng)過(guò)解碼芯片轉換為數字信號，TMS320DM642的EDMA控制器將大量的視頻數字信號存放在SDRAM內，供用戶(hù)處理，然后將處理后的視頻數字信號通過(guò)編碼芯片SAA7121轉換為PAL或NTSC標準制式的模擬電視信號輸出。其中，可實(shí)現4路視頻輸入。

2 硬件各模塊設計

2.1 TMS320DM642

本系統選擇的DSP為T(mén)MS320DM642，該處理器是專(zhuān)門(mén)為視頻與圖像應用量身定制的，能夠滿(mǎn)足各種類(lèi)型視頻客戶(hù)端應用的需求，諸如VoIP視頻、視頻點(diǎn)播(VOD)、多信道數字視頻錄像以及高品質(zhì)視頻編解碼等應用。

TMS320DM642具有高速并行處理內核，主頻達到600MHz，計算能力達4 800 MPIS;采用高級甚長(cháng)指令字結構，使得在一個(gè)指令周期內能夠并行處理8條32位的指令，片內還集成了3個(gè)帶視頻FIFO的高速視頻口(VP0～VP2)和1個(gè)McASP音頻口。

TMS320DM642內部具有64通道的EDMA，保證CPU和外部器件可以高速并行的傳輸數據;它的EMIFA接口數據總線(xiàn)寬度為64位，最高數據存取頻率為133 MHz，可直接與大容量、低成本的SDRAM芯片無(wú)縫連接。

TMS320DM642采用了兩級緩存機制，CPU和一級程序高速緩存(LIP)及一級數據高速緩存(LID)直連，兩塊Cache分別為16 KB，工作在CPU全速訪(fǎng)問(wèn)狀態(tài)?？膳渲玫亩壘彺?L2)有256 KB，它是數據和程序共用的。

2.2 電源管理模塊

電源管理模塊由2部分組成：供電電路和電源監測電路。

2.2.1 供電電路

設計中采用2片TI公司的電源芯片0，分別給TMS320DM642提供Cvdd和Dvdd電壓，如圖2所示。

要解決Cvdd與Dvdd的上電順序問(wèn)題，將(1)的PWRGD引腳和TPS54310(2)的SS/EN引腳相連，當TPS54310(1)的輸出電壓達到穩定的+1.4 V后PWRGD引腳輸出高電平送到TPS54310(2)的SS/EN引腳，當這個(gè)值高于1.2 V時(shí)，芯片(2)開(kāi)始工作，這就保證了CPU內核的上電時(shí)間早于I/O的上電時(shí)間。

視頻解碼芯片TVP5150和編碼芯片SAA7121采用+1.8 V和+3.3 V電壓，由于涉及到模擬信號，因此這兩個(gè)電壓又分為數字(+1.8 V和+3.3 V)和模擬(+1.8 VA和+3.3 VA)兩種;為了減小系統的功耗，用到的所有電平轉換芯片都采用其輸入容限(+5 V)內的+4.1 V電壓。

設計選用TPS767D318芯片產(chǎn)生視頻編解碼時(shí)需要的+1.8VA和+3.3 VA模擬電壓，通過(guò)片狀鐵氧體磁珠BLM18PG121SNl可以將+1.8VA轉換為+1.8 V。將+5 V電壓經(jīng)過(guò)二極管MMBD4148降壓，產(chǎn)生電平轉換芯片所需的+4.1 V。

2.2.2 電源監測電路

設計中選用了TI公司生產(chǎn)的TPS3307-25芯片，它的固定復位信號時(shí)間長(cháng)達200 ms，能滿(mǎn)足系統中所有芯片的復位需求，可監控的電壓范圍包括2.5 V、3.3 V，本設計中對系統中+3.3 V電壓和2.5 V電壓以及TPS54310(1)的PWRGD引腳(1.4 V)進(jìn)行監測。如圖3所示，這個(gè)監測電路提供了兩種復位方式：①在電源電壓降到一定的門(mén)限值以下，將強制系統進(jìn)入復位狀態(tài);②可以通過(guò)MR#引腳上的按鍵對系統進(jìn)行手工復位。

2.3 外部存儲器擴展模塊

TMS320DM642的EMIFA是一個(gè)64位寬的接口，可以實(shí)現與多種同步和異步存儲器的無(wú)縫連接。EMIFA最大的總線(xiàn)時(shí)鐘可達133 MHz。

2.3.1 EMIFA與SDRAM的接口設計

本設計中選用2片Micron公司開(kāi)發(fā)的32位數據總線(xiàn)的MT48LC4M3282芯片組成64位數據總線(xiàn)與EMFI直連。連接如圖4所示。

SDRAM的地址線(xiàn)A[0-11]與TMS320DM642的地址線(xiàn)AEA[3-14]相連，由于該DSP的數據線(xiàn)是64位的，需要8個(gè)字節對齊，占用3位地址線(xiàn)，所以從TMS320DM642的地址線(xiàn)的第4位開(kāi)始相連。兩片SDRAM數據輸入接口分別連接TMS320DM642的數據線(xiàn)AED[0-31]和AED[32-63]。字節使能引腳DQM[0-3]連接TMS320DM642的引腳ABE[0-7]，其中，DQM0控制DQ[0-7]字節使能，DQM1控制DQ[8-15]字節使能，DQM2控制DQ[16-23]字節使能，DQM3控制DQ[24-31]字節使能。

2.3.2 EMIFA與FLASH的接口設計

本設計選用AMD公司生產(chǎn)的32 MB的AM29LV033C芯片。連接如圖5所示。

AM29VL033C的輸出使能(OE)和寫(xiě)使能(WE)與TMS320DM642的輸出使能和寫(xiě)使能信號直接相連，AM29VL033C的芯片使能(CE)與TMS320DM642的ACE1相連，作為片選信號。8位數據總線(xiàn)直接與TMS320DM642數據總線(xiàn)相連，低19位地址總線(xiàn)A[18-0]與TMS320DM642的AEA[21-3]連接，A[19-21]三地址引腳用電阻下拉，保留待以后擴展應用。