基于VW2005的MPEG-4音視頻壓縮卡設(shè)計(jì)1

       由于MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)具有出色的壓縮速率和良好的圖像效果，目前無(wú)論是壓縮電影、視頻電話，還是數(shù)碼攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)，都將MPEG-4作為首選的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)。

       本文設(shè)計(jì)的壓縮卡基于MPEG-4音視頻編碼技術(shù)，具有USB2.0接口，支持熱插拔，在實(shí)現(xiàn)上采用硬壓縮，所用壓縮芯片為Vweb公司的VW2005。

       硬件設(shè)計(jì)

       VW2005芯片的主要特點(diǎn)

       VW2005是Vweb公司開(kāi)發(fā)的實(shí)時(shí)MPEG-4音視頻編碼芯片。該芯片將未壓縮的ITU-R.BT.656數(shù)字視頻信號(hào)壓縮為MPEG-1/2/4或H.263視頻格式，將兩路獨(dú)立通道的I2S數(shù)字音頻信號(hào)壓縮為MPEG-1/2、MP3、AAC或AC3音頻格式。該芯片既可以輸出用于網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的傳輸流(TS)，也可以輸出用于存儲(chǔ)的程序流(PS)。

       該芯片具有以下主要特點(diǎn)：

       1. 片內(nèi)集成2個(gè)信號(hào)處理/控制單元，包括一個(gè)嵌入式處理器RISC/DSP(內(nèi)部擴(kuò)展一個(gè)音頻編碼DSP)，用于總體控制VW2005、音頻編碼及A/V多路復(fù)用，還有一個(gè)視頻編碼器。

       2. 具有2個(gè)數(shù)據(jù)輸出端：壓縮數(shù)據(jù)輸出端(CDO)和主機(jī)/PCI輸出端，但同一時(shí)刻只能使用其中一個(gè)。

       3. 主機(jī)/PCI接口用于與外部處理器、存儲(chǔ)器及其它設(shè)備的連接，有三種工作模式：16位Motorola模式、16位Intel模式和PCI目標(biāo)機(jī)模式，可由上電/復(fù)位來(lái)選擇。

       4. 外部ROM用于存儲(chǔ)引導(dǎo)程序及內(nèi)部寄存器的初始值，可由內(nèi)部RISC處理器和外部主機(jī)處理器使用。

       5. 提供了與Philips公司的I2C接口功能類似的內(nèi)部設(shè)備通信接口(ICI)，方便對(duì)外圍設(shè)備的控制。提供了12個(gè)通用I/O口(GPIO)，可以用作普通I/O口或配置成特殊功能的接口。

       壓縮卡硬件設(shè)計(jì)原理

       壓縮卡的原理框圖如圖1所示。SAA7113完成系統(tǒng)前端數(shù)字圖像的采集，與VW2005可以直接無(wú)縫連接，無(wú)需其它邏輯電路。SAA7113是一個(gè)9位可編程視頻解碼芯片，片外只需提供一個(gè)24.576MHz的晶振，片內(nèi)時(shí)鐘產(chǎn)生器自動(dòng)產(chǎn)生內(nèi)部電路所需的工作頻率。SAA7113在CY7C68013的I2C總線的時(shí)序控制下，將采集到的ITU656 YUV4:2:2格式(8位)的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)以27MB/s的速率通過(guò)片外數(shù)據(jù)總線VPO0~VPO7傳輸?shù)絍W2005，完成數(shù)字圖像的MPEG-4編碼。

圖1  壓縮卡原理框圖

       AK5355完成系統(tǒng)前端音頻信號(hào)的采集，與VW2005可以實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接，無(wú)需其它邏輯電路。AK5355是用于數(shù)字音頻系統(tǒng)的雙聲道單片品型16位ADC，信噪比為91dB，動(dòng)態(tài)范圍為91dB，其內(nèi)部嵌有增益放大器和數(shù)字高通濾波器，模擬信號(hào)單端輸入，無(wú)需外接濾波器，通過(guò)將DIF引腳置高使之具有I2S的音頻數(shù)據(jù)格式輸出，本系統(tǒng)將AK5355設(shè)置為受控模式，即時(shí)鐘信號(hào)MCLK、BCLK和LRCK分別由VW2005的音頻系統(tǒng)時(shí)鐘輸出amclk_enc、sck_enc和ws_enc提供。

       8MB的SDRAM芯片MT48LC2M32B2具有32位寬的數(shù)據(jù)總線，用于存儲(chǔ)輸入VW2005的音視頻原始數(shù)據(jù)及壓縮過(guò)程中產(chǎn)生的中間數(shù)據(jù)和壓縮結(jié)果數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)壓縮后的數(shù)據(jù)由VW2005內(nèi)部的多路復(fù)用器控制并從主機(jī)接口輸出。

       2MB的Flash芯片AT49BV1614用于存儲(chǔ)VW2005內(nèi)部各模塊所有的微碼(microcode)及引導(dǎo)程序，上電復(fù)位后，F(xiàn)lash中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)通過(guò)總線讀入VW2005的內(nèi)部寄存器中，之后寄存器的值可由軟件讀取。

       本系統(tǒng)中主機(jī)/PCI接口工作于16位Motorola模式，可以與CY7C68013無(wú)縫連接。CY7C68013作為一款USB2.0接口芯片，集成了USB2.0收發(fā)器、串行接口引擎、增強(qiáng)的8051微處理器和可編程的外圍接口。主機(jī)通過(guò)調(diào)用SDK中提供的API函數(shù)，能方便地完成對(duì)VW2005的初始化和配置，并編寫USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。VW2005通過(guò)主機(jī)接口將壓縮后的MPEG-4音視頻流傳輸?shù)浇涌谛酒珻Y7C68013，通過(guò)USB2.0接口能實(shí)時(shí)地將數(shù)據(jù)流傳送到主機(jī)。