當(dāng)前位置:首頁(yè) > 嵌入式 > 嵌入式軟件
[導(dǎo)讀]多媒體處理器DM642及其在視頻監(jiān)控中的應(yīng)用

        引 言 

        視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案有很多種,但是市場(chǎng)產(chǎn)品的主流一般選擇兩種方案:一是基于CPU和專用的視頻編解碼ASIC芯片。該方案選擇以ARM為核心的CPU和專用媒體處理芯片搭建。優(yōu)點(diǎn)是開發(fā)時(shí)間相對(duì)較短,但由于采用ASIC,靈活性較差,產(chǎn)品一旦定型,很難更改。二是采用面向媒體處理的專用DSP。其開發(fā)時(shí)間不長(zhǎng),優(yōu)點(diǎn)是由于算法是軟件代碼,所以可以不斷對(duì)產(chǎn)品性能進(jìn)行升級(jí),重復(fù)開發(fā)成本較低。由全球最大的DSP制造商德州儀器(TI)推出的TMS320DM642(以下簡(jiǎn)稱DM642)作為一款高性價(jià)比、專用于多媒體應(yīng)用的DSP,已被國(guó)內(nèi)外視頻應(yīng)用從業(yè)者廣泛接受和采用。本文較詳細(xì)地介紹DM642的主要特性和系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)技術(shù),并給出基于DM642的視頻監(jiān)控應(yīng)用實(shí)例。 

        DM642多媒體處理器 

        DM642是TI 公司專門為多媒體應(yīng)用而開發(fā)的DSP,采用TI 的第二代高級(jí)超長(zhǎng)指令字結(jié)構(gòu)(VelociTI),使得在一個(gè)指令周期能夠并行處理多條指令。它可在600MHz時(shí)鐘頻率下工作,每個(gè)指令周期可并行8條32bit指令,因此,可達(dá)到4800MIPS的峰值計(jì)算速度。DM642采用兩級(jí)緩存結(jié)構(gòu):第一級(jí)包括相互獨(dú)立的LIP(16kB)和LID (16kB),只能作為高速緩存使用;第二級(jí)L2(256kB)是一個(gè)統(tǒng)一的程序/數(shù)據(jù)空間,可整體作為SRAM映射到存儲(chǔ)空間,也可整體作為第二級(jí)Cache,或是二者按比例的一種組合來(lái)使用。DM642具有64個(gè)獨(dú)立通道的EDMA(擴(kuò)展的直接存儲(chǔ)器訪問)控制器,負(fù)責(zé)片內(nèi)L2與其他外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳輸。容量較大的兩級(jí)緩存和EDMA 通道是DM642高性能的體現(xiàn)之一,若能合理使用和管理,將能大幅度提高程序的運(yùn)行性能。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。


        此外DM642具有豐富的外圍設(shè)備接口,包括3個(gè)可配置的雙通道視頻端口video port,其中每個(gè)videoport又分成A和B兩個(gè)通道,A/B通道可分別處理一路視頻采集,因此DM642最多可以處理6路視頻采集數(shù)據(jù)(不帶音頻)。如果將video port配置成用于視頻輸出,則只能在A通道輸出,B通道不可以,因此DM642最多可支持3路視頻輸出(不帶音頻)。如果同時(shí)處理音頻,每一個(gè)video port可以處理兩路立體聲。另外還包括64bit的外部存儲(chǔ)器接口(EMIF)、10/100Mbit/s以太網(wǎng)MAC和多通道音頻串行端口(McASP)以及66MHz32bit的PCI接口。 

        DM642的基本系統(tǒng)由DM642和外擴(kuò)的存儲(chǔ)器以及外設(shè)組成,而外擴(kuò)的存儲(chǔ)器和外設(shè)均通過DM642的外部存儲(chǔ)器接口(EMIF)進(jìn)行擴(kuò)展。DM642基本系統(tǒng)所必須的外擴(kuò)資源包括: 
        (1)SDRAM(4M64bit),用于存放程序和緩存數(shù)字視頻/ 音頻數(shù)據(jù); 
        (2)FLASH(4M8bit),用于存放固化程序,以便進(jìn)行ROM引導(dǎo);
        (3)UART(288bit),擴(kuò)展2個(gè)異步串口(RS232/RS422/RS485);
        (4)板上寄存器(n×8bit),由若干個(gè)8位狀態(tài)/控制寄存器組成; 
        (5)硬盤接口(2816bit),用于本地大容量存儲(chǔ)接口。 

        由此可見,DM642是一個(gè)功能強(qiáng)大的多媒體處理器,可用來(lái)實(shí)現(xiàn)高速完成大數(shù)據(jù)量的數(shù)字視頻/音頻編解碼處理,特別適合于開發(fā)多媒體通信設(shè)備。是目前構(gòu)造數(shù)字多媒體應(yīng)用的理想平臺(tái)。 

        DM642的應(yīng)用開發(fā)技術(shù) 

        軟件開發(fā)工具 
        由TI 公司發(fā)布的DSP集成開發(fā)環(huán)境CCS(CodeComposer Studio),是一個(gè)基于Windows的DSP開發(fā)平臺(tái),是目前最優(yōu)秀、最流行的DSP開發(fā)軟件之一。CCS集成可視化的編輯界面可直接編寫C、匯編語(yǔ)言,除了擴(kuò)展了基本的代碼產(chǎn)生工具,CCS還集成了C編譯器,C優(yōu)化器、匯編器、匯編優(yōu)化器和連接器等。并支持RTDX(Real Time Data Exchange)技術(shù),可在不中斷目標(biāo)系統(tǒng)運(yùn)行的情況下,實(shí)現(xiàn)DSP與其他應(yīng)用程序(OLE)的數(shù)據(jù)交換。此外,CCS的斷點(diǎn)工具、探針工具和分析工具使得開發(fā)者的一切開發(fā)過程都是在CCS這個(gè)集成環(huán)境下進(jìn)行,包括項(xiàng)目的建立、源程序的編輯以及程序的編譯和調(diào)試。 

        CCS內(nèi)部還包含了實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS)DSP/BIOS,主要是為多任務(wù)實(shí)時(shí)調(diào)度和同步以及主機(jī)/目標(biāo)系統(tǒng)通信和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。DSP/BIOS具有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的很多功能,如任務(wù)的調(diào)度管理、任務(wù)間的同步和通信、內(nèi)存管理、實(shí)時(shí)時(shí)鐘管理、中斷服務(wù)管理、外設(shè)驅(qū)動(dòng)管理等。使用DSP/BIOS工具可以幫助開發(fā)人員更加容易地控制DSP的硬件資源,更加靈活地協(xié)調(diào)各個(gè)軟件模塊的執(zhí)行,加快軟件開發(fā)和調(diào)試速度。 

        DM642的片內(nèi)內(nèi)存 
        DM642有256kbit/s的片內(nèi)內(nèi)存,對(duì)于直接處理圖像數(shù)據(jù)還是很有限的。如MPEG-4算法一般至少要存儲(chǔ)當(dāng)前待編碼幀數(shù)據(jù)和上一幀的重建幀數(shù)據(jù),一幀YUV4∶2∶0格式CIF圖像的數(shù)據(jù)約有150kB,256kB,內(nèi)存對(duì)于CIF 圖像就不夠了。對(duì)于DM642,數(shù)據(jù)如果放在板卡上的片外內(nèi)存中, 數(shù)據(jù)的處理速度會(huì)大大降低,這是因?yàn)镈SP對(duì)于片外數(shù)據(jù)的運(yùn)算要慢得多。我們一般采取的方案是對(duì)圖像以宏塊為單位處理,只將運(yùn)算時(shí)該宏塊需要的數(shù)據(jù)導(dǎo)入片內(nèi), 其他數(shù)據(jù)留在片外,這樣的數(shù)據(jù)量就足夠放在片內(nèi)了。 

        充分利用DM642的DMA通道 
        DSP直接訪問內(nèi)存會(huì)造成等待, 浪費(fèi)大量不必要的時(shí)鐘周期。幸好DM642有強(qiáng)大的DMA能力,因此我們可以在處理當(dāng)前宏塊數(shù)據(jù)時(shí), 將下一個(gè)宏塊的數(shù)據(jù)通過DMA倒入片內(nèi),當(dāng)處理完當(dāng)前宏塊的時(shí)候,下一個(gè)宏塊的數(shù)據(jù)就已經(jīng)準(zhǔn)備好了,這樣可以極大提高DSP的利用率。但具體實(shí)現(xiàn)的時(shí)候需要對(duì)DMA啟動(dòng)的時(shí)機(jī)進(jìn)行仔細(xì)的考慮,在數(shù)據(jù)訪問不沖突的情況下盡量提前。 

        DM642的兩級(jí)Cache 
        L1和L2組成了DM642的兩級(jí)緩存。L1距離DSP核最近,數(shù)據(jù)訪問速度最快,只能作為不能尋址的Cache使用,由相互獨(dú)立的LIP和LID組成;LIPCache大小為16kB,直接映射,每行大小為32B;LID Cache大小16kB,2路映射,每行大小為64B。L2是L1和外存儲(chǔ)器的中間層,容量較大,有256kbit/s,是統(tǒng)一的存儲(chǔ)空間,即可同時(shí)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)。L2可作為SRAM映射到存儲(chǔ)空間使用,也可整體作為第二級(jí)Cache,或是作為二者按比例的一種組合混合使用。L2作為SRAM使用時(shí),即是DM642的片內(nèi)內(nèi)存,從整個(gè)系統(tǒng)地址空間的起始地址0x00000000開始編址,當(dāng)作為Cache使用時(shí),4路映射,每行大小為128B,容量在32-56kB 之間。在實(shí)際開發(fā)過程中要充分利用Cache,總的原則是將盡量多的關(guān)鍵數(shù)據(jù)分配在片內(nèi),Cache越大越好,對(duì)于不同的應(yīng)用需要用不同的配置。最優(yōu)配置需要在開發(fā)中根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行選擇。 

        視頻監(jiān)控實(shí)例 

        下面介紹一個(gè)基于DM642的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng),如圖2所示。需要以下硬件:DM642、射像頭、Philips公司的視頻解碼芯片SA A 7115、Intel公司的LXT971ALC芯片(PHY)以及外圍的RJ45接口、SDRAM和Flash存儲(chǔ)器。由攝像頭采集的模擬視頻信號(hào)經(jīng)SAA7115模數(shù)轉(zhuǎn)換后,形成YUV4∶2∶0格式的數(shù)字視頻信號(hào),從DM642視頻端口輸入;由基于DM642的軟件編碼器編碼壓縮處理(軟件編碼器可采用H.263,H.264,MPEG-2,MPEG-4和M-JPEG等各種現(xiàn)有的或?qū)?lái)的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)),編碼壓縮生成的視頻碼流數(shù)據(jù),打包后通過RJ45口經(jīng)以太網(wǎng)傳送到遠(yuǎn)端目的地,完成網(wǎng)絡(luò)視頻通信和監(jiān)控。經(jīng)DM642的MAC接口,在網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)耐瑫r(shí),視頻信號(hào)可由視頻端口2經(jīng)視頻編碼芯片數(shù)模轉(zhuǎn)換后輸出模擬視頻信號(hào)到監(jiān)視器進(jìn)行本地回顯。 



        通過DM642的EMIF接口,可連接SDRAM和Flash存儲(chǔ)器(SDRAM擴(kuò)展了系統(tǒng)的可用存儲(chǔ)空間,系統(tǒng)的初始化代碼和配置信息則存儲(chǔ)到Flash中)。此外DM642的視頻端口通過視頻解碼芯片SAA7115能很方便地實(shí)現(xiàn)和攝像頭的無(wú)縫連接,視頻端口0和1可分別獲取兩路視頻輸入,根據(jù)應(yīng)用需要,可靈活地設(shè)置單路或多路視頻輸入。 

        結(jié)束語(yǔ) 

        由上述介紹可以看到,DM642是一個(gè)強(qiáng)大的多媒體處理器,是構(gòu)成多媒體通信系統(tǒng)的良好的平臺(tái)。它的豐富的外圍接口使得它近乎是一個(gè)多媒體嵌入式系統(tǒng)的單芯片硬件平臺(tái);它的完全可編程性, 又可以使得它能夠兼容正在發(fā)展的各種多媒體信號(hào)處理標(biāo)準(zhǔn), 構(gòu)成通用的軟件平臺(tái)。這些特性必將使得它得到廣泛的應(yīng)用。
本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國(guó)汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時(shí)1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動(dòng) BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來(lái)越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時(shí)企業(yè)卻面臨越來(lái)越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn),如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報(bào)道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對(duì)日本游戲市場(chǎng)的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)開幕式在貴陽(yáng)舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語(yǔ)權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對(duì)環(huán)境變化,經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)穩(wěn)中有升 落實(shí)提質(zhì)增效舉措,毛利潤(rùn)率延續(xù)升勢(shì) 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長(zhǎng) 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力 堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營(yíng)商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺(tái)與中國(guó)電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會(huì)上宣布正式成立。 活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng) NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長(zhǎng)三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會(huì)上,軟通動(dòng)力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱"軟通動(dòng)力")與長(zhǎng)三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉