DM642開發(fā)與應(yīng)用

1．6 FPGA電路
SPARTAN一3是XILINX公司生產(chǎn)的一種低工耗易開發(fā)應(yīng)用。Spartan一3 FPGA具有兩種類型的內(nèi)存，可以滿足不同的設(shè)計(jì)需求，即最大1．8Mb的真實(shí)雙端口塊RAM和最大520KB的分布式RAM，其封裝形式為16位深×1位寬，可用作移位寄存器和FIFO。先進(jìn)的時(shí)鐘管理為高性能電路的設(shè)計(jì)者提供了更大的靈活性和更強(qiáng)的控制能力，最多四個(gè)數(shù)字時(shí)鐘管理器(DCM)，并帶有9個(gè)外部輸出；8個(gè)預(yù)設(shè)的全球時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)，即8根全局時(shí)鐘線路和豐富的尋址。最多104個(gè)18×18乘法器，該乘法器模塊允許兩個(gè)18位二進(jìn)制作為輸入并計(jì)算輸出36位結(jié)果，而專用的進(jìn)位邏輯和高效級(jí)聯(lián)，可實(shí)現(xiàn)更多功能。每秒最多3300億次乘法和累加運(yùn)算(MAC/s)、優(yōu)秀的高速DSP功能的并行實(shí)現(xiàn)能力、靈活的串聯(lián)架構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)成本砌能需求的最佳組合。
FPGA在視頻處理機(jī)中完成屏幕顯示功能，在默認(rèn)模式下，DM642視頻口2的數(shù)據(jù)可直接輸出到視頻編碼芯片，在需要屏幕顯示功能時(shí)，F(xiàn)PGA把內(nèi)部FIFO中的數(shù)據(jù)和視頻口輸出得數(shù)據(jù)混和，對(duì)FPGA內(nèi)部FIFO的訪問可以通過對(duì)DM642的EMIF的CE3的地址空間的同步模式的訪問實(shí)現(xiàn)。FPGA的同步存儲(chǔ)器位于DM642的CE3地址空間，主要用于實(shí)現(xiàn)屏幕顯示功能和粘和邏輯。
1．7 RS-485接口電路
該接口連接到攝像機(jī)的云臺(tái)，用來控制云臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)整攝像頭的方向和位置。RS-485總線抗干擾能力強(qiáng)，能實(shí)現(xiàn)多站點(diǎn)遠(yuǎn)距離通信。本壓縮卡擬采用UART芯片SCl6C550和MAXIM公司的MAX487E來實(shí)現(xiàn)RS-485信號(hào)的傳輸。SCl6C550主要功能是把DSP傳送過來的并行信號(hào)轉(zhuǎn)換為串行信號(hào)。SCl6C550內(nèi)部的接收器和發(fā)送器各有16B的FIF0，能處理的串行信號(hào)的速率高達(dá)3Mbps。MAX487E是RS-485總線接口芯片，可以工作在全雙工、半雙工模式。傳輸速率可達(dá)2．5Mbps。
1．8 電源電路
整個(gè)壓縮卡用一個(gè)5V的直流變壓器供電。由這個(gè)5V的電壓器產(chǎn)生1．4V和3．3V電壓分別給DSP內(nèi)核和I／O端口供電，產(chǎn)生另外一個(gè)3．3V給視頻編解碼及其他芯片供電。注意這兩個(gè)3．3V電源要分開設(shè)計(jì)，以免電源噪聲相互干擾。
由于DSP需要兩種電壓，所以要考慮供電系統(tǒng)的配合問題。加電過程中，應(yīng)當(dāng)保證內(nèi)核電源先上電，最晚也應(yīng)當(dāng)與I／O電源一起加。關(guān)閉電源時(shí)，先關(guān)閉內(nèi)核電源，再關(guān)閉I／O電源。講究供電次序的原因在于：如果僅CPU內(nèi)核獲得供電，周邊I／O沒有供電，對(duì)芯片不會(huì)產(chǎn)生損害，只是沒有輸入/輸出能力而已。如果反過來，周邊I／O得到供電而CPU內(nèi)核沒有加電，那么芯片緩沖／馬區(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。
為了解決這個(gè)問題，本文采用了開關(guān)電源芯片TPS54310PWP，采用TPS54310PWP管腳SS／ENA接電容來使內(nèi)核供電與I／O端口供電，這樣，只有當(dāng)1．4V電壓有效之后，3．3V電壓才開始上電，這就保證了DM642的內(nèi)核電壓先于I／O電壓上電。

2 軟件設(shè)計(jì)
在本系統(tǒng)中，圖像壓縮采用H．264標(biāo)準(zhǔn)。H．264具有很高的編碼效率，在相同的重建圖像質(zhì)量下，能夠比H．263節(jié)約50％左右的碼率。H．264的碼流結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性強(qiáng)，增加了差錯(cuò)恢復(fù)能力，能夠很好地適應(yīng)IP和無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。音頻編解碼采用G．729算法。網(wǎng)絡(luò)傳輸采用RTP／RTCP協(xié)議以及組播方式，這樣可以保證傳送的質(zhì)量。在操作系統(tǒng)方面，采用基于DSP／BIOS的TI參考架構(gòu)5(RF5)?；赗F5操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序模塊主要包括：音視頻采集模塊、壓縮編碼模塊、UART控制模塊和網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊。

3 結(jié)束語
本方案能在一顆DM642芯片上實(shí)現(xiàn)視頻處理機(jī)的幾乎全部功能，能對(duì)音視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)的編解碼和實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)傳輸。圖像質(zhì)量高、開發(fā)難度低、易于升級(jí)，是一種比較理想的視頻處機(jī)解決方案，可廣泛應(yīng)用于視頻監(jiān)控系統(tǒng)中。