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基于DM6446的视频编码器的硬件设计

电子设计工程 王雄勇?? 2011年10月10日 ?? 收藏0

  摘要:设计了一套基于TMS320DM6446的视频压缩系统。主芯片采用TI公司的TMS320DM6446,模拟视频信号送入解码器TVP5150后,解码为符合ITU-R BT.656标准的数字视频信号,BT.656数字视频信号被送往TMS320DM6446,TMS320DM6446内嵌DSP实现视频信号的H.264压缩,内嵌ARM对压缩后数据进行打包并进行网络传输。实践证明,该编码方案很好地完成了数据压缩及传输,当码率为372 kb/s时,PSNR为39.18 dB(使用NEWS序列),符合设计要求。

  随着多媒体技术的发展,视频监控系统被广泛地应用于道路交通、电力系统、银行、宾馆、商场、小区、机场等领域的安全监控。TMS3 20DM6446芯片是达芬奇(DaVinei)技术的杰出代表,TMS320DM6446由TMS320C64x+DSP内核、ARM926EJ-S内核、视频处理子系统(VPSS)、系统控制、电源管理、外部存储器接口、外围控制模块等功能模块组成,单颗TMS320DM6446(以下简称DM6446)可以实现完整D1格式的H.264视频压缩。

  本文论述了嵌入式视频编码器完整的设计方案,完成了一个基于DM6446的最小视频编码系统的硬件设计。

  1 总体设计及概述

  系统包括电源部分、视频输入部分、存储部分、接口部分。其主要资源包括:DM6446主处理器;2路CVBS标准模拟视频输入(TVP5150);256 MB DDR2 SDRAM;64 MB NANDFlash存储器;1路RS485串口(MAX485);一路10 M/100M标准以太网接口(RTL8201);1个USB2.0接口。视频编码器系统框图如图1所示。

视频编码器系统框图

  系统主要由以下2部分组成:

  1)视频前端设计模拟视频信号输入到视频解码芯片TVP5150,TVP5150将解码后的视频数据输入至DM6446的VPFE视频端口,DM6446内置DSP对输入数据进行压缩。

  2)网络传输及控制部分设计 DM6446内部集成以太网媒体访问控制器,外接以太网PHY后可以提供以太网传输通道。DM6446片内ARM9微处理器将压缩后数据打包并完成网络传输。本部分有一路RS485串口,用来对外部设备进行控制(云台控制器等)。

  DM6446是双核架构,在DM6446中ARM核和DSP核相互之间的通信主要是通过中断来实现。DSP完成数据采集压缩处理等工作,ARM处理器的作用是配置和控制整个系统的工作,包括:DSP子系统、VPSS子系统、大部分的外设以及片外存储器,并且对压缩后数据进行TCP/IP打包及进行网络传输,此外还负责系统资源调度以及对外部设备的控制(云台镜头等)。

  系统工作流程:系统完成上电或者复位后,根据配置模式从Flash存储器加载程序,完成对芯片的初始化和对外围设备的初始配置,模拟视频信号经过TVP5150转换为BT656数字视频信号后,传入DM6446的视频通道(VFPE),内嵌DSP对数字视频信号进行编码压缩后,内嵌ARM对压缩后数据进行打包,并通过网络接口进行传输。

  2 模块设计

  2.1 视频输入部分

  系统选用一款高性能视频解码芯片TVP5150将模拟CVBS视频信号转换为BT.656数字视频信号,在视频输入端外接了2片TVP5150。TVP51 50时钟源为14.318 18 MHz晶振,数字和模拟输入电压为1.8 V,IO口电压为3.3 V;PCLK/SCLK脚时钟信号可输出13.5MHz和27MHz两种频率。模拟信号经过TVP5150钳位、抗混叠滤波、A/D转换后,经过配置,从YOUT[0:7]输出YUV422 BT.656视频格式的数据流,输入到DM6446的VPFE中,VPFE由CCD控制器、Preview引擎单元、H3A、缩放(Resizer)单元、以及柱状统计图功能单元组成,对输入视频数据进行前端处理,系统把VPFE配置为YUV的数据格式。

  2.2 存储部分

  在DM6446中,有几种形式的外部存储器接口,DDR2存储控制器与DDR2 SDRAM连接,系统采用2片16位的MT47H64M16BT并联,存储空间达到256 MB,为系统提供缓存。在VPFE处理后,输出到DDR中的数据在存放时每个像素点占用16 bit的长度,每个像素占2个字节,连续地存放在内存单元中,如果像素的位宽不足16 bit,多余的高位会填充0。系统运行代码、图像数据临时搬移、压缩处理的中间数据等都要使用DDR2存储器。系统在CS2存储空间中映射64 MB的NANDFlash,用于存储Linux内核操作系统和内核引导程序。


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DM6446? 视频编码器? 视频压缩? 嵌入式?

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