基于S3C2510A的嵌入式數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)的設(shè)計(jì)

S3C2510A是三星半導(dǎo)體生產(chǎn)的16/32位的RISC微控制器，屬于ARM9處理器系列，是針對(duì)基于以太網(wǎng)系統(tǒng)的低成本、高性能的微控制器解決方案。

2 TMS320DM648數(shù)字信號(hào)處理器簡(jiǎn)介
TMS320DM648是TI公司于2007年推出的一款高性能的32位定點(diǎn)DSP，主要面向數(shù)字媒體應(yīng)用，屬于C6000系列DSP。

DM648保留了C64X原有的內(nèi)核結(jié)構(gòu)，工作頻率由內(nèi)部倍頻器設(shè)置，可以達(dá)到720MHz、800MHz或900MHz，相應(yīng)的時(shí)鐘周期為1.39ns、1.25ns或1.11ns，每秒可執(zhí)行指令數(shù)5760、6400和7200MIPS。此外DM648片上帶有5個(gè)雙通道（A、B兩通道）數(shù)字視頻口（VP口），可同時(shí)處理多路數(shù)字視頻流，片上帶有多通道串行音頻接口，可同時(shí)處理10路立體聲輸入/輸出音頻信號(hào)。

圖2 TMS320DM648結(jié)構(gòu)圖

核心模塊原理設(shè)計(jì)
整個(gè)數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)根據(jù)功能可以劃分以下幾大核心模塊：

①主控制模塊；

②視音頻采集、壓縮模塊；

③視音頻預(yù)覽、回放模塊；

④其他模塊（電源、存儲(chǔ)器擴(kuò)展、網(wǎng)絡(luò)傳輸、邏輯控制等）；

本文詳細(xì)介紹主控制模塊和視頻處理模塊的設(shè)計(jì)。

1 主控制模塊
本模塊主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)任務(wù)的運(yùn)行進(jìn)行分配與調(diào)度。S3C2510A本身內(nèi)置PCI控制器，5個(gè)PCI接口可分別和2個(gè)音/視頻壓縮模塊，1個(gè)圖像預(yù)覽，回放模塊，2個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊連接；再加上已有的串口，USB接口，網(wǎng)絡(luò)接口，I/O等組成整個(gè)系統(tǒng)的控制模塊。設(shè)計(jì)思路如圖3所示。

圖3 主控制模塊設(shè)計(jì)框圖

2 視音頻采集/壓縮模塊
視音頻信號(hào)處理的流程如下：模擬視頻信號(hào)先經(jīng)視頻解碼器TVP5154A轉(zhuǎn)換成8位YUV數(shù)字視頻信號(hào)Y[7:0],再送至DM648的視頻輸入接口。模擬音頻信號(hào)經(jīng)音頻AD轉(zhuǎn)換器PCM1801轉(zhuǎn)換為I2S格式的音頻數(shù)據(jù),進(jìn)入多媒體壓縮芯片的音頻輸入接口,DM648將原始的視頻和音頻數(shù)據(jù)分別進(jìn)行壓縮,再把壓縮視頻流和壓縮音頻流進(jìn)行同步復(fù)合,產(chǎn)生H.264視頻復(fù)合流。一片DM648可以同時(shí)產(chǎn)生8個(gè)視/音頻通道的H.264復(fù)合數(shù)據(jù)流。DM648把每個(gè)視/音頻通道的復(fù)合視頻數(shù)據(jù)在片外DDRAM的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中排列成固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)包。當(dāng)緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)量超過(guò)一定的閾值,它就通過(guò)PCI中斷向主CPU發(fā)出請(qǐng)求,當(dāng)中斷被響應(yīng)時(shí),主CPU從包緩沖區(qū)內(nèi)將數(shù)據(jù)取走。

DM648具有5個(gè)視頻端口,支持多種分辨率和標(biāo)準(zhǔn),如CCIR601、ITU-BT.656、BT.1120等,每個(gè)端口為20bit位寬,可以被靈活的配置為一個(gè)20/16bit或兩個(gè)10/8bit通道。同時(shí),每個(gè)端口都可配置為視頻輸入或視頻輸出。

TVP5154A具有4個(gè)通道，每個(gè)通道均為具有可編程多態(tài)換算器(polymorphic scaler)的獨(dú)立解碼器，可通過(guò)嵌入式同步模塊將NTSC、PAL或SECAM視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成8位ITU-R BT.656格式，或使用分立同步模塊使輸出格式為8位4:2:2。

模擬攝像頭進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)采集，TVP5154A將采集到的模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化，然后送給DM648的視頻端口進(jìn)行壓縮處理。4片TI公司生產(chǎn)的TVP5154A，與2個(gè)DM648的連接可組成16路的視頻采集，壓縮模塊如圖4所示(只給出了8路的連接圖)。