基于達芬奇技術(shù)的數字視頻單元工作原理

0 引 言

　　視頻監控系統已經(jīng)廣泛地應用在日常生活中， 其穩定、可靠的工作已經(jīng)成為保證人民生產(chǎn)、生活正常運轉的必要條件?？煽靠焖俚夭杉斎?、編解碼以及處理傳輸成為視頻處理設備設計的關(guān)鍵點(diǎn)。本文介紹了一種基于達芬奇技術(shù)的數字視頻單元。單元主要完成對視頻信息的智能采集處理功能和集成影象處理功能。

1 視頻單元的組成及硬件設計

　　視頻單元以T MS320DM365 為核心處理器芯片，并以TMS320DM365 為中心設計視頻緩沖、視頻解碼等功能。單元的硬件主要有達芬奇處理器芯片( TMS320DM365， 以下簡(jiǎn)稱(chēng)DM365) 、視頻解碼器芯片( TV P5158) ， DDR2 SDRAM， FLASH， EN C28J60 以太網(wǎng)控制器、電源管理芯片等。視頻單元的框圖如圖1 所示。本文主要介紹了視頻采集輸入部分、外部存儲器部分、以太網(wǎng)部分和視頻輸出部分這4 部分。

　　DM365 高度集成了眾多組件， 其中包括符合生產(chǎn)要求的H. 264， MPEG 4， MPEG 2， MJPEG 與VC1編解碼器， 可滿(mǎn)足智能視頻處理功能的集成影像信號處理( ISP) 解決方案和一系列板載外設等， 可降低系統成本。

圖1 視頻單元框圖

　　視頻單元工作原理如下: T VP5158 視頻解碼芯片把CCD 攝像頭傳過(guò)來(lái)的模擬視頻信號進(jìn)行模/ 數轉換，變成符合IT U R BT . 656 或YU V 標準的數字視頻信號; 然后將數字視頻信號傳輸到達芬奇處理器的視頻處理子系統的前端， 進(jìn)行預處理后送到視頻處理子系統的后端， 視頻處理子系統的后端對數字視頻信號進(jìn)行編碼后直接將其輸出到顯示器終端上。DM365 上的ARM端主要作為控制器來(lái)控制視頻解碼芯片和外圍接口芯片。

　　1. 1 視頻采集輸入設計

　　攝像頭將采集到的模擬視頻信號傳輸給TV P5158視頻解碼器 。該T VP5158 器件是一個(gè)4 通道、高品質(zhì)NTSC/ PAL 視頻解碼器， 它用數字化編碼所有基帶模擬視頻格式， 使其變?yōu)閿底忠曨l信號輸出。該編碼器的每個(gè)通道都包含10 位27 MSPS 的模/ 數轉換器。

　　TVP5158 支持NTSC( J， M， 4. 43) 和PAL( B， D， G， H，I， M， N， Nc， 60) 標準視頻同時(shí)輸入。每個(gè)視頻解碼通道均支持復合信號輸入。TV P5158 輸出端口支持8 位的ITU R BT. 656 和16 位4 2 2 YUV 格式。

　　TVP5158 視頻解碼器再將解碼信號傳輸給DM365 的視頻處理前端( VPFE) 。T VP5158 高度靈活的視頻輸出與DM365 的無(wú)縫接口可取消對外部FPGA 的需求。TVP5158 與DM365 的接口框圖如圖2 所示。

圖2 T VP5158 與DM365 接口框圖

　　TVP5158 輸出8 位的ITU RBT . 656 和16 位4 ：2 ：2 YUV 格式視頻。DM365 支持ITU BT. 601/BT . 656/ BT . 1120 數字YCbCr 4 ： 2 ：2( 8 b/ 16 b) 格式視頻， 所以本系統中DM365 采用YCbCr 4：2： 2 的8 位IT U R BT . 656 視頻捕獲模式， 該系統不需要外部行/ 場(chǎng)同步信號。T VP5158 的DVO 引腳與DM365 的YIN 引腳相連， 以用來(lái)傳輸數據。

　　1. 2 外部存儲器設計

　　在該單元中， 選用的外部存儲器為一個(gè)DDR2SDRAM 芯片和一個(gè)NAND FLASH 芯片。在該單元中， 采用華邦電子公司的1 GB DDR2 SDRAM 作為主存儲器， 型號為W971GG6IB 。DM365 與W971GG6IB 的接口框圖如圖3 所示。
　　CLK 和是時(shí)鐘信號引腳， 芯片時(shí)鐘通過(guò)這兩個(gè)引腳輸入。為行地址鎖存， 為列地址鎖存， 為寫(xiě)使能， 這三個(gè)引腳可對輸入命令進(jìn)行規定。

　　當片選為高電平時(shí)， 所有的外部命令都被禁止; 還可提供外部組選擇。A0~ A12 為地址總線(xiàn)， 芯片中行地址為A0~ A12， 列地址為A0~ A9， 其中的A10 是自動(dòng)預充電標志。因為該單元選用一個(gè)1 GB 的DDR2SDRAM， 所以選擇BA0 和BA1 兩個(gè)引腳對片內8 個(gè)組進(jìn)行選擇。DQ0~ DQ15 為雙向數據總線(xiàn)引腳， 可支持16 位寬度的數據傳輸。當DDR DQ S 進(jìn)行寫(xiě)操作時(shí)， 數據輸出到芯片中; 當DDR DQ S 進(jìn)行讀操作時(shí)， 芯片的數據輸入到DM365 中。DDR DQS1 用于DDRDQ[ 15: 8] ， DDR DQS0 用于DDR DQ [ 7: 0 ] 。LDQS與DDR DQS0 相連， LDQS 與DQ0~ DQ7 上的數據相對應; U DQS 與DDR DQ S1 相連， UDQS 與DQ8 ~DQ15 上的數據相對應。LDQS 和UDQS 分別為低位和高位數據選通， 只有在不同數據選通模式通過(guò)EMR 的控制位被使能時(shí)才被使用。

圖3 DM365 與W971GG6IB 接口框圖