基于DSP芯片和VxWorks操作系統(tǒng)的RTOS視頻網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)系統(tǒng)

　　在遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)中，嵌入式系統(tǒng)由于其穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性?xún)?yōu)于傳統(tǒng)平臺(tái)而得到迅速發(fā)展。本文提出了一種以DSP芯片和VxWorks為操作系統(tǒng)的新型嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。

　　1　測(cè)試系統(tǒng)工作原理

　　測(cè)試系統(tǒng)的主要任務(wù)是采用DSP芯片處理通過(guò)攝像頭拍攝并經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換的圖像。整個(gè)系統(tǒng)由視頻解碼器、DSP和PCI總線專(zhuān)用芯片組成。系統(tǒng)通過(guò)PCI總線同通信平臺(tái)交換數(shù)據(jù)，同時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行檢測(cè)控制。

　　2　關(guān)鍵設(shè)計(jì)及器件選擇

　　本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是視頻處理卡的設(shè)計(jì)，一般的視頻檢測(cè)卡功能有限，不能滿(mǎn)足本項(xiàng)目的需求，為此，筆者自行設(shè)計(jì)了一塊視頻檢測(cè)卡。

　　2.1 TMS320C32的功能特點(diǎn)

　　本測(cè)試系統(tǒng)中的DSP芯片選用T I公司的T M S 3 2 0 C 3 x系列產(chǎn)品，該器件的工作頻率為40MHz;采用哈佛總線結(jié)構(gòu)。并且擁有獨(dú)特的指令系統(tǒng)和硬件乘加運(yùn)算;外帶256k×32Bit的 FLASH、2k×8Bit的NVRAM和256k×32Bit的SRAM。該芯片是在TMS320C30的基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化而來(lái)的， 含有TMS320C30的CPU內(nèi)核。

　　TMS320C32的主要功能如下：

　　●帶有程序引導(dǎo)功能;●串行接口傳輸和存儲(chǔ)器均可支持8、16、32位的數(shù)據(jù);

　　●可產(chǎn)生邊沿中斷和電平中斷;●可由用戶(hù)編程設(shè)定中斷向量表地址;

　　● 具有空等待和低功耗兩種電源管理方式;●具有兩個(gè)DMA通道;

　　●功能強(qiáng)大的外部存儲(chǔ)器接口既可以滿(mǎn)足視頻解碼接口8位數(shù)據(jù)的要求，又可以實(shí)現(xiàn)PCI接口32位數(shù)據(jù)的高速數(shù)據(jù)傳輸;

　　●靈活的程序加載可實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)編程;

　　一般情況下，S5933和DSP之間的硬件連接就是利用DSP的讀寫(xiě)信號(hào)R/ W、地址選通控制信號(hào)IOSTRB、外部設(shè)備就緒信號(hào)RDY和部分地址信號(hào)以及S5933的FIFO狀態(tài)信號(hào)WRFULL來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)單的時(shí)序和邏輯組合，從 而生成對(duì)S5933外加總線接口的讀寫(xiě)控制信號(hào)。

　　2.2 其它器件的選擇

　　本系統(tǒng)中的CPLD芯片選用ALTERA公司的EPM9320RC208。兩組幀存儲(chǔ)器A和B采用CYPRESS公司生產(chǎn)的兩塊CY7C1049芯片，該 芯片的容量為512k×8bit，存取時(shí)間不超過(guò)15ns，能滿(mǎn)足圖像實(shí)時(shí)采集要求。通過(guò)CPLD內(nèi)部的一個(gè)乒乓開(kāi)關(guān)控制模塊可自動(dòng)完成幀間 讀寫(xiě)兩個(gè)通道接口的切換。而DSP和SAA7113之間的所有控制信號(hào)接口邏輯和時(shí)序轉(zhuǎn)換都由CPLD來(lái)完成，并可編程修改，因而提高了系統(tǒng)的使用靈活性 和可靠性。

　　SAA7113的作用是實(shí)現(xiàn)模擬圖像的A/D轉(zhuǎn)換。DSP與SAA7113之間的硬件接口的控制邏輯包括兩個(gè)子模塊：幀圖像寫(xiě)入控制器和乒乓開(kāi)關(guān)，這兩種功能可由一塊CPLD來(lái)完成。

　　在視頻卡設(shè)計(jì)中，電源模塊的設(shè)計(jì)也非常關(guān)鍵，它直接影響著視頻卡的最后實(shí)現(xiàn)和穩(wěn)定運(yùn)行。

　　本監(jiān)控系統(tǒng)采用TI公司的TPS3307-33D來(lái)作為電源檢測(cè)IC。該器件的Reset有效電源復(fù)位電壓值定義為VDD=1.1V。TPS3307-33D可同時(shí)監(jiān)視兩種獨(dú)立電壓，還可控制另外一種電壓，這種電壓可以獨(dú)立調(diào)整并在內(nèi)部與復(fù)位邏輯電路相連。

　　3　通信平臺(tái)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　本設(shè)計(jì)的軟件系統(tǒng)包括底層軟件和系統(tǒng)軟件兩部分，其中底層軟件主要是DSP圖像處理算法以及啟動(dòng)等運(yùn)行程序，這些程序可在CCS環(huán)境下由C語(yǔ)言編寫(xiě)并進(jìn)行匯編優(yōu)化，CCS是TI公司發(fā)布的DSP軟件運(yùn)行環(huán)境;

　　在系統(tǒng)軟件方面，基于PCI總線的圖像處理系統(tǒng)所面臨的難點(diǎn)頗多，其中難度最大的是PCI驅(qū)動(dòng)問(wèn)題。

　　3.1 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)軟件可以選用以VxWorks為操作系統(tǒng)的嵌入式設(shè)計(jì)方法。

　　VxWorks操作系統(tǒng)的集成環(huán)境叫Tornado。Tor-nado集成環(huán)境是一個(gè)高效明晰的圖形化實(shí)時(shí)應(yīng)用開(kāi)發(fā)平臺(tái)，它包括一套完整的、面向嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和調(diào)測(cè)工具。VxWorks的優(yōu)點(diǎn)如下：

　　(1)具有較好的可裁減性;

　　(2)支持應(yīng)用程序的動(dòng)態(tài)鏈接和動(dòng)態(tài)下載;

　　(3)具有較好的兼容性;

　　(4)具有很高的可靠性和穩(wěn)定性;