1 引言

　　數(shù)字視頻是利用諸如攝像機(jī)的視頻捕捉設(shè)備采集外界影像信息并將影像信息數(shù)字化，然后將其記錄到儲存介質(zhì)(如錄像帶、硬盤、光盤)或通過網(wǎng)絡(luò)傳輸。而視頻監(jiān)控在安全防范系統(tǒng)中具有重要意義。這里提出基于TMS320DM355型達(dá)芬奇(DaVinci)數(shù)字媒體片上系統(tǒng)(DMSoC)的便攜式多媒體視頻監(jiān)控器。

　　2 DaVinci技術(shù)簡介

　　DaVinci技術(shù)是TI公司針對數(shù)字視頻圖像處理及應(yīng)用而提供的一套完整的解決方案，包括處理器、開發(fā)工具、軟件以及系統(tǒng)專業(yè)技術(shù)。DaVinci技術(shù)可利用數(shù)字信號處理與集成電路技術(shù)提供高度集成的片上系統(tǒng)(SoC)，優(yōu)化和處理數(shù)字視頻。該片上系統(tǒng)具有高效的處理能力、存儲器、I／O帶寬。同時也是平衡內(nèi)部互連和專用外設(shè)組合。數(shù)字視頻子系統(tǒng)的硬件和軟件集成有可配置和編程的開發(fā)工具集。DaVinci技術(shù)能夠使開發(fā)人員擺脫數(shù)字視頻的技術(shù)細(xì)節(jié)，整的達(dá)芬奇軟件架構(gòu)涵蓋低級的OS驅(qū)動程序和應(yīng)用程序接口APl。便于實現(xiàn)數(shù)字視頻功能。開發(fā)人員無需了解各種音頻、視頻、影像以及語音CODEC背后的機(jī)制和DSP的編程，僅需調(diào)用少量函數(shù)即可提供編解碼功能和視頻功能。DaVinci技術(shù)通過提供開放式平臺降低系統(tǒng)創(chuàng)建和管理的眾多組件的復(fù)雜性。在該平臺上，Tl及其第三方合作伙伴集成了構(gòu)成數(shù)字視頻系統(tǒng)所需的各種組件，這些組件都基于DaVinci平臺。同時開放式開發(fā)平臺還擴(kuò)展到應(yīng)用程序，實現(xiàn)應(yīng)用程序也基于相同的DaVinci平臺。

　　目前TI公司采用Davinci技術(shù)的器件主要分為3類：①ARM926EJ+MJCP(MPEG4和JPEG協(xié)處理器MPEG4/JPEG)，典型器件TMS320DM355；②采用TMs320C6000系列的DSP TMS320DM643 1／33/35／37和TMS320DM647/8；③由ARM926EJ+TMS320C6000系列的DSP TMS320DM6446／43／41，其中TMS320DM6446／41還包括視頻圖像協(xié)處理器VICP。表1給出，TI公司的DaVinci技術(shù)器件引比較。

　　3 TMS320DM355簡介

　　高性能、低功耗的TMS32DM355 DaVinci技術(shù)器件由于內(nèi)部無DSP內(nèi)核的多媒體處理器，采用協(xié)處理器MJCP實現(xiàn)多媒體數(shù)據(jù)編解碼。因此TMS320DM355可實現(xiàn)低功耗，低成本設(shè)計方案。TMS320DM355在高清MPEG-4編碼過程中的功耗約為400 mW，而待機(jī)功耗僅為1 mW。視頻模式下使用基于TMS320DM355的數(shù)碼相機(jī)，兩節(jié)AA電池可錄制80 min的高清視頻，使HD產(chǎn)品電池壽命延長一倍。TMS320DM355內(nèi)部集成的視頻處理子系統(tǒng)VPSS(Video Processing Subsvrs-tem)、MPEG-4／JPEG協(xié)處理器(MJCP)、ARM926EJ-S內(nèi)核以及多種外設(shè)組成，可應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)、IP攝像機(jī)、數(shù)碼相框、醫(yī)學(xué)成像及嬰兒視頻監(jiān)護(hù)器等領(lǐng)域。圖1為TMS320DM355的內(nèi)部功能框圖。

　　TMS320DM355包括1個哈佛結(jié)構(gòu)ARM核：ARM926EJ-S處理器支持ARM擴(kuò)展DSP指令和Jazelle技術(shù)、32 KBRAM、8 KB ROM，16 KB I-cache、8 KB D-cache；它能夠處理16／32位指令和8／16／32位數(shù)據(jù)。它通過使用協(xié)處理器CPl5和保護(hù)模塊增強(qiáng)體系結(jié)構(gòu)，并提供數(shù)據(jù)和程序內(nèi)存管理單元MMU。MMU具有2個64項的轉(zhuǎn)換旁路緩存器TLB用于儲存指令和數(shù)據(jù)流，每項均可映射存儲器的段、大小頁。為了保證在內(nèi)核周期內(nèi)存取指令和數(shù)據(jù)，提供了獨立的16 K字節(jié)指令Cache和8 K字節(jié)數(shù)據(jù)Cache，指令和數(shù)據(jù)Cache通過VIVT4路連接。另外，該器件還具有提升內(nèi)核性能的寫緩沖，其緩沖數(shù)據(jù)容量高達(dá)17字。

　　專用的視頻圖像處理器用于處理視頻數(shù)據(jù)：視頻處理子系統(tǒng)VPSS包括視頻前端輸入接口VPFE和視頻末端VPBE輸出接口，視頻前端輸入接口用于接收外部傳感器或視頻譯碼器等輸入的圖像信息，視頻末端輸出接口輸出圖像到SDTV，LCD，HDTV等顯示屏顯示。其中視頻前端輸入(VPFE)接口是由CCD控制器、硬件圖像信號處理器一圖像通道IP-IPE模塊、自動曝光／白平衡／聚焦模塊H3A和寄存器組成。CCD控制器可與視頻解碼器、CMOS傳感器或電荷耦合裝置連接;IPIPE是實時硬件圖形處理器，用于實時圖像處理，它把從CMOS／CCD得到的原始圖形轉(zhuǎn)換為國際電信聯(lián)盟ITU數(shù)字視頻標(biāo)準(zhǔn)BT．60I／BT．656的8／16位數(shù)字YCbCr 4：2：2；H3A模塊則提供原始圖形信息。

　　視頻末端輸出(VPBE)接口由在線視頻顯示處理器／屏幕視控系統(tǒng)OSD和兼容NTSC／PAL視頻輸出編碼器VENC組成。在線視頻顯示處理器能顯示2組獨立的視頻窗口或2組獨立的OSD窗口．還能以視頻窗口、OSD窗口和屬性窗口形式顯示。視頻解碼器以54．MHz的速率進(jìn)行D／A轉(zhuǎn)換，提供NTSC／PA L，S等格式的視頻或音頻輸出。同時該器件還具有8／16位YCC到18位RGB666數(shù)字輸出；ITU數(shù)字視頻標(biāo)準(zhǔn)BT．601／BT．656的8／16位數(shù)字YCbCr 4：2：2接口：輸出還支持同數(shù)字高清電視HDTV(720p／1080i)擴(kuò)展編碼器連接的接口。通過緩存邏輯與TMS320DM355的DDR2／mDDR片上控制器相連，便于訪問存儲器，向存儲器存儲由攝像頭采集并經(jīng)VPFE處理的圖像信息，便于將存儲的圖像信息通過VPBE輸出到顯示設(shè)備。

　　數(shù)字圖像處理方面，MPEG4和JPEG硬件協(xié)處理器MJCP(MPEG4／JPEGG　Coprocessor)能以720p格式與30幀／s的速度提供高清MPEG4-SP編解碼功能，和以每秒5千萬像素的速度提供JPEG編解碼功能。在存儲方面，擴(kuò)展存儲器接口EMIF包括1個8／16位和1個16位mDDR／DDR2，可擴(kuò)展存儲器的類型為mDDR，DDR2，SDRAM，OneNAND，NANDFlash，SM／xD等；其他片上外圍擴(kuò)展控制器還包括：2個MMC(Multimedia　Card)／SD(Secure·Digital)接口；2個音頻接口ASP(Audio Serial Port)接口控制器，支持AC97音頻編碼接口、12S等接口形式：1個主／從I2C(Inter-Integrated Circui)接口控制器：1個USB 2．OTG接口控制器：1個可配置的視頻專用的輸入和輸出端口等。