基于TMS320的數(shù)字視頻采集卡設(shè)計(jì)

DSP及其外圍接口電路
在DSP芯片選型上，本文選擇了適合圖形圖像處理的TI 公司C6000系列芯片中性價(jià)比較高的C6201芯片，以其為核心構(gòu)建單DSP系統(tǒng)。C6201芯片擁有以下集成外設(shè)：外部存儲(chǔ)器接口EMIF，直接存儲(chǔ)器訪問通道DMA；多通道緩沖串口McBSP；主機(jī)口HPI；以及芯片設(shè)置管腳、定時(shí)器、中斷控制、下電邏輯和GPIO等。

在本文的設(shè)計(jì)中，根據(jù)系統(tǒng)的具體要求，本著設(shè)計(jì)簡捷同時(shí)又要便于系統(tǒng)將來擴(kuò)充的原則，在外圍接口中除去必須使用的接口外，有些不必要的外圍接口引腳直接浮空，有些則引出了擴(kuò)展接口，以便節(jié)約空間和將來系統(tǒng)的擴(kuò)展。

C6201的EMIF接口可以掛接3種外部存儲(chǔ)器：同步靜態(tài)存儲(chǔ)器SDRAM、同步突發(fā)靜態(tài)存儲(chǔ)器SBSRAM和異步存儲(chǔ)器。在系統(tǒng)中，用于數(shù)據(jù)緩沖和交換傳輸?shù)碾p口RAM是異步存儲(chǔ)器，此外，為了處理的中間結(jié)果數(shù)據(jù)、最終數(shù)據(jù)和DSP程序，系統(tǒng)中分別掛接了2片大容量SDRAM和一片SBSRAM。DMA是C6000DSP中一種重要的數(shù)據(jù)訪問方式，它可以在沒有CPU參與的情況下，由DMA控制器完成DSP存儲(chǔ)空間內(nèi)的數(shù)據(jù)搬移。在C6201 中提供了4 個(gè)輸出管腳（DMAC0-DMAC3）可以向外部邏輯反饋DMA傳輸?shù)耐綘顟B(tài)，這些引腳信號可有可無，因此在系統(tǒng)中沒有連接。C6000的多通道緩沖串口（McBSP）是在C2x、C3x、C5x和C54標(biāo)準(zhǔn)串口的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。C6201提供了2路McBSP接口，系統(tǒng)中引出了其中的一路作為將來系統(tǒng)功能擴(kuò)展用。主機(jī)口（HPI）是一個(gè)并行端口，主機(jī)（也稱為上位機(jī)）掌管該接口的主控權(quán)，通過它可以直接訪問DSP的存儲(chǔ)空間（包括映射的片內(nèi)外設(shè)）。系統(tǒng)中HPI通過粘合邏輯與主模式的PCI橋S5933相連。

PCI總線的橋接單元
DSP既可以單獨(dú)構(gòu)成一個(gè)完全獨(dú)立的處理系統(tǒng)，也可以多DSP聯(lián)合構(gòu)成功能更強(qiáng)大的并行系統(tǒng)，還可以通過橋接電路與上位機(jī)相連構(gòu)成一個(gè)大系統(tǒng)中的一個(gè)功能單元。在本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，整個(gè)系統(tǒng)作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的PCI擴(kuò)展卡，可以與上位的PC機(jī)進(jìn)行通信。

在DSP與上位的PC機(jī)之間有2種PCI橋可供選擇，一種為主模式PCI橋，如AMCC S5933。主模式下，DSP與上位機(jī)之間可以相互訪問對方外圍設(shè)備，并且支持突發(fā)方式的數(shù)據(jù)傳送，缺點(diǎn)是要通過中間的粘合邏輯相連，不能直連。另外一種為從模式PCI橋，如TI 2040。從模式下，上位機(jī)可以訪問DSP的外圍設(shè)備，而DSP則無法訪問上位機(jī)外圍設(shè)備。從模式橋可以與DSP直連（無縫連接）。在本文的設(shè)計(jì)中，選用了主模式的PCI橋，在DSP與PCI橋之間通過一片CPLD進(jìn)行粘合。

圖4所示為C6201與S5933之間的連接。

圖4C6201與S5933之間的連接。

雙供電模式的電源
C6000系列DSP需要2種電源，分別為CPU核心和周邊I/O接口供電。周邊電壓需要3.3V，CPU核心電壓則隨低功耗技術(shù)的發(fā)展，逐漸從2.5V降到1.8、1.5、1.2和1.0V。

因?yàn)樾枰?種電壓，所以需要考慮供電系統(tǒng)的配合問題。加電過程中，應(yīng)當(dāng)保證內(nèi)核電源（CVdd）先上電，最晚也要與I/O電源（DVdd）一起加。關(guān)閉電源時(shí)，先關(guān)閉DVdd，再關(guān)閉CVdd。講究供電次序的原因在于：如果僅給CPU內(nèi)核供電，對芯片不會(huì)產(chǎn)生損害，只是沒有輸入輸出的能力而已；如果反過來，則芯片緩沖驅(qū)動(dòng)部分的晶體管將在一個(gè)未知狀態(tài)下工作，這是非常危險(xiǎn)的。

本文中采用了一種最簡單的雙電源供電實(shí)現(xiàn)方案：利用1個(gè)電源驅(qū)動(dòng)2個(gè)線性穩(wěn)壓模塊，產(chǎn)生需要的DVdd和CVdd。由于DVdd和CVdd由同一個(gè)電源產(chǎn)生，因此在加點(diǎn)次序上不存在問題。

小 結(jié)

數(shù)字視頻的采集、處理、存儲(chǔ)和傳輸技術(shù)在眾多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。本文介紹的基于TMS320C6201 DSP芯片的數(shù)字視頻采集卡的設(shè)計(jì)，在完成數(shù)字視頻采集的同時(shí)具備自主的實(shí)時(shí)數(shù)字視頻處理功能，并通過PCI接口實(shí)現(xiàn)與主機(jī)的通信。這樣的設(shè)計(jì)在構(gòu)建數(shù)字視頻處理系統(tǒng)時(shí)將大幅度減輕主機(jī)的計(jì)算量，從而提高系統(tǒng)性能。