基于TMS320DM643处理器的视频接口设计

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仪表技术　　2008年第7期

陈遵银,刘少强

(海军航空工程学院青岛分院,山东青岛266041)

　　摘要:介绍TMS320DM643处理系统特点,采用视频的压缩编解码技术,进行了TMS320DM643视频接口的硬件和软件设计,完成了图像的实时采集。实验证明,图像输出快速且清晰。

关键词:TMS320DM643;TVP5150;视频端口;解码芯片

中图分类号:TM930　　　　　　　　文献标识码:B　　　　　　　　文章编号:1006-2394(2008)07-0004-03

DesignofVideoPortBasedonTMS320DM643ProcessorCHENZun2yin,LIUShao2qiang(BranchofQingdao,NavalAeronauticalEngineeringAcademy,Qingdao266041,Cina)

Abstract:Inthispaper,thecharacteristicofTMS320DM643processorisintroduced.ThehardwareandsoftwaredesignofTMS320DM643videoportaregivenbyusingcompressioncodinganddecodingtothevideoport.Thereal2timeacquisitionofimageisrealized.Theexperimentshowsthattheoutputofimageisrapidandclear.

Keywords:TMS320DM643;TVP5150;videoport;decodingchip

1　TMS320DM643系统特点

(1)高性能的C64x处理器核

高达600MHz的CPU,时钟频率目前最高可达720MHz,使用32字节的超长指令字,八个高度独立的功能单元,同时运行支持数据不对齐的存取架构,多达64个32位通用寄存器,所有的指令都可条件执行,且只有1.5W的低功耗。

(2)多级储存器架构

片内提供16K字节的一级程序缓冲,16K字节的一级数据缓冲,256K字节的二级存储器(可以被灵活地分配给静态存储器和二级缓冲)。

(3)十分丰富的外设接口

可与多种同/异步存储器无缝接口的64位外部存储器接口(EMIF),多达64通道的增强型直接存储器存取(EDMA)控制器,两个可与通用视频编解芯片无

缝接口的可配置视频端口,IC总线控制模块,32比特/66MHz的PCI主从接口,10/100Mbps以太网媒体访问控制器(EMAC)等。

2　TMS320DM643视频接口的硬件设计

视频输入解码模块由TVP5150型视频解码器及外围电路组成,主要功能是将每一路CCD摄像头采集

输入的标准PAL制电视模拟信号发送到视频解码器,完成视频图像的箝位及抗混叠滤波等预处理,模拟数字转化及亮度/色度、水平/垂直同步等信号的分离,实现模拟视频信号转换为数字并行信号BT.656码流格式,TVP5150可将基带模拟NTSC、PAL及SECAM视频信号转换成数字分量视频信号,正常工作时的功耗仅为115mW,售价比同系列TI产品更低,并且具有业界最小尺寸的32引脚超薄方型扁平封装(TQFP)。TVP5151支持2个复合端子或1个S端子输入,可输出ITU-RBT.656,并支持Macrovision复制保护及高级VBI功能。

DM643视频口0中的一部分(VP0/A)及视频口1(VP1/A、VP1/B)分别挂接一个TVP5150,视频采集的数据格式为YUV4∶2∶2,分辨率为CIF(352×288)大小,视频输入解码模块接口电路功能框图如图1所示。

系统将两个电路的IC总线接口SCL和SDA分别互连,TVP5150的视频输出口YOUT[0-7]和DM643VPORT口的VPOD[9-2]相连,TVP5150的系统时钟SCLK和DM643VPORT口的VPOCLK0相连。由于采用ITU-RBT.656码流格式,图像的水平同步、垂直同步、场同步等同步信号已内嵌在视频数据流中,并且考虑到DM643每个VPORT口预留的3个用以接收同步信号的VP0CTL[0-2]控制引脚,只能满足一路视频同步信号

　　收稿日期:2008-01　　作者简介:陈遵银(1965—),男,副教授,硕士,主要从事航空火控总线教学与科研,发表学术论文70余篇,EI检索1篇,曾获军队科技进步一等奖和三等奖。

2008年第7期　　仪表技术

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的要求,所以在设计过程中省略同步信号线的连接。

视频端口,并将得到该端口的控制句柄赋值给全局变

量hVPCapflags使用,OPEN_RESET表示在打开之后将端口复位。然后调用VP_FSETHS宏将视频端口外设控制寄存器(PCR)中的外设使能字段(PEREN)置成1(Enable),之后根据采集图像的格式设置视频采集参数,如VCxSTRTn和VCxSTOPn等。

EDMA的初始化是将为视频采集的三个FIFO(一个亮度和两个色度)都建立与之相应的EDMA。视频采集驱动程序的框架如图2所示。

图1　TMS320DM643与TVP5150的硬件连接

TVP5150虽然不支持缩放(Scaling)功能,但是可

以截取屏幕的一部分再传输给DM643作后续的压缩

处理,具体操作是在对应的寄存器中选择视频流的起始行和结束行,控制图像的纵向长度,选择单行的起始位置和结束位置并利用图像的AVID功能控制图像的水平宽度。

DM643对TVP5150内部寄存器的访问通过IC

总线实现,在与TVP5150的应答过程中需要从器件TVP5150的地址0x101110X1(其中X代表0或者1),并可以在系统上电时配置。TVP5150在上电时会根据YOUT[7]上的电位高低决定X代表0,还是1。这样,TVP5150作为从器件的地址只有两个:0x10111001和0x10111011。

图2　采集程序的结构框图

3.2　TVP5150的软件驱动

根据类/微型驱动程序的模型,驱动程序的设计可

以分为三个层次:类驱动程序,微型驱动程序和芯片驱动程序。按照TVP5150数据手册上的寄存器参数,通过IC进行设置就可以实现对图像的采集。4　图像采集实例4.1　系统的接口设计

采集输出的数字视频数据送入DM643VPORT端口的5120Bytes大小的缓冲区,TVP5150在本地时钟的控制下通过EDMA通道自动向DM643VPORT端口

缓冲区单元发送数据,当采集完一帧数据时产生DMA中断,并在DMA中断服务程序中根据实际需要完成相应的视频处理,经过实时编码压缩后的视频数据存储到外部SDRAM中,硬件电路需要提供TVP5150所需要的14.31818MHz时钟频率,DM643可通过IC总线对TVP5150的参数进行设置。3　TMS320DM643视频接口的软件设计3.1　TMS320DM643的视频采集驱动的开发

此图像采集系统的基本的信号流程如下:相机采集模拟视频信号,经过TVP5150解码,解码成数字并

行信号BT656码流送到DM643的视频接口,然后再由视频处理模块对数字视频信号进行处理(视频的处理由DM643完成),最后将处理后的视频信号通过一路视频端口输出。图3为系统的核心硬件结构图。在设计时把DM643视频端口0用作捕获端口,视频端口1用作显示端口(即输出端口)。如图3所示,视频端口0连接一个TVP5150解码器。图3中仅描述视频口0与TVP5150的核心数据和控制线的连接,视频口1的连接不作为本实例的内容。

视频模块驱动程序分为视频采集和视频显示两部分,分别负责将视频端口采集的数据存到存储器指定位置和将存储器指定位置的数据送到视频端口并显示。这两部分内容比较相似,下面只对视频驱动程序的采集部分(以下简称为视频采集驱动)进行详细讨论。视频采集驱动主要由视频端口初始化部分、EDMA初始化部分以及中断处理部分组成。

视频端口初始化部分首先调用hVPCap=VP_open(devNum,flags)函数,打开由devNum指定的一个

图3　图像采集实例连接关系简图

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4.2　系统的软件设计

仪表技术　　2008年第7期

软件设计的流程图如图4所示。在设计完成的视频驱动程序基础上,开发一个典型的视频处理应用程序。首先使用FVID_create函数建立capChan和dis2Chan两个视频通道,再以capChan通道

的FVID_control函数发出cmd_start,采集到1帧视频数据,应用程序以capChan通道的FVID_alloc函数向驱动程序申请采集到的数据帧,进行处理后再以FVID_

exchange函数将修改后的数据帧返回驱动程序,最后

图5　视频采集输出图像

再调用disChan通道的FVID_control函数发出cmd_display命令将数据帧输出。

以实现实际图像的高清晰度视频采集和输出,且保证了视频图像不失真,采集和输出的速率也较快,为图像的采集输出提供了一种较好的技术手段。参考文献:

[1]刘喜龙,石中锁.基于H.264的嵌入式视频服务器的设计

[J].微计算机信息,2005,21(1).

[2]谢佑军,崔浩.基于嵌入式技术的网络多媒体监控系统的

实现[J].自动化技术与应用,2005,24(2).

[3]辛建光,潘孟春,陈棘湘,等.嵌入式Web视频服务器的设

图4　软件流程图

计[J].兵工自动化,2005,24(1).

[4]YANGLibo,YUKeman,LiJiang,etal.Aneffectivevariable

block2sizeearlyterminationalgorithmforH.264videocoding[J].IEEETrans.onCircuitsandSystemsforVideoTechnol2ogy,2005,15(6).

[5]TheTMS320DM643VideoPortMini—Driverl[S].Literature

Number:SPRA918ATexasInstrumentslneorporated.August2003.

加载可执行文件即可看到显示设备上实时输出采

集的图像,如图5所示,图中上半部分为实际图像,下半部分为采集处理输出图像。5　结论

采用TMS320DM643和TVP5150的相互结合,可

(郁菁编发)

ASP.NET科学计算控件以及微软公司ASP.NETAJAX服务器

　NIMeasurementStudio8.5加速提升远程监测与控制功能

日前,美国国家仪器有限公司(简称NI)推出Measurement

Studio8.5软件,通过一组完整的.NET资源库、工具和支持微

软公司VisualStudio2008的NI数据采集驱动程序,在最新的微软公司开发环境中增加了测试与测量功能特性。Measure2

mentStudio8.5软件包含了与ASP.NETAJAX兼容的用户界面

控件,以及用于创建快速响应远程监测网络应用程序的高级网络变量通信函数。由于开发环境不再局限于与一个特定版本的.NET框架绑定,工程师们现在可以通过在现有项目中添加功能来降低应用成本,而不必将已有程序升级至一个新的.

NET框架。同时,还可以利用最新推出的支持VisualStudio2008的NI-DAQmx驱动程序,将数据采集功能特性添加到其

网络与Windows项目。

利用MeasurementStudioASP.NET网页窗体控件中提供的与ASP.NETAJAX的兼容性和改进的网络变量功能特性,工程师们可以创建应答式的网页,并可通过支持网页浏览的设备(如PDA、智能移动电话和运行Linuxλ、MacOS或Windows等操作系统的机器)浏览这些网页信息。利用MeasurementStudio

控件,工程师们可以减少客户端与服务器间传递的数据量,并

提升用于展示来自动态信号源数据的网页性能,这些动态信号源包括数据采集设备、实验台仪器和分布式I/O系统或数据库等。通过这些动态信号源的测量数据,可以发布或预订采集这些网络变量。现在,工程师们可以通过编程的方式创建、寻找和浏览网络变量,检测连接故障,并激活网络变量缓存以优化性能。

新版本的MeasurementStudio支持最新的NI-DAQmx和NI-SCOPE.NET驱动程序,这些驱动程序包含了优化存储的模拟波形读操作,该操作复用了先前模拟波形函数中分配的存储区并改善了那些大数据采集量的应用的性能。通过从www.ni.com下载100多个现成的、基于文本的数据采集范例,减少应用开发时间。此外,MeasurementStudio8.5版软件的特性还在于更丰富的分析方法,其中包括脉冲与跳变测量和其它分析范例代码。工程师们可以通过在其应用程序中直接调用120多个高级分析函数从而进一步缩短开发时间。

MeasurementStudio继续为微软公司的VisualStudio软件添加测试与测量功能特性。通过与VisualStudio2008的集成,以及继续保持对VisualStudio6.0的既有支持,工程师们现在可以创建利用最新的.NET框架的Windows和网页窗体应用程序。

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