適應(yīng)多種時(shí)序的DMA控制器設(shè)計(jì)

　　1 圖像協(xié)處理器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　圖1所示為該DMA控制器所處圖像協(xié)處理器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，下面將對(duì)其的系統(tǒng)構(gòu)成和數(shù)據(jù)流程做詳細(xì)說明。

　　1.1 系統(tǒng)構(gòu)成

　　基帶芯片為移動(dòng)終端設(shè)備的系統(tǒng)控制核心。其通過外部存儲(chǔ)器接口總線(External eMI，Memory InteRFace bus)與該圖像協(xié)處理器的控制端口相連。基帶芯片不僅控制著圖像協(xié)處理器所有模塊的工作模式，而且負(fù)責(zé)圖像數(shù)據(jù)的傳送。EMI總線數(shù)據(jù)線寬度為16位，其控制的圖像顯示終端為分辨率為320x240的LCD。

　　圖像傳感器(sensor)為感光器件，其將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)，并在內(nèi)部通過模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換產(chǎn)生數(shù)字圖像，在該圖像協(xié)處理器設(shè)計(jì)中采用分辨率為640x480的圖像傳感器，其的工作時(shí)鐘為24 MHz。

　　圖像處理模塊，即ISP(Image Signal Processing)模塊被用于圖像處理，包括去壞點(diǎn)、去噪聲、邊界增強(qiáng)等功能。

　　圖像壓縮模塊被用于對(duì)圖像處理模塊輸出的YUV422格式數(shù)據(jù)進(jìn)行JPEG壓縮。

　　SD卡控制器模塊負(fù)責(zé)與SD卡的命令和數(shù)據(jù)交互，所有對(duì)SD卡的操作都由基帶芯片配置SD卡控制器的相關(guān)寄存器完成。其與SD卡的接口包括CLK(SD卡的時(shí)鐘信號(hào)線)、CMD(SD卡的命令線)、DATA0～DATA3(SD卡的4根數(shù)據(jù)線)。在與SD卡的數(shù)據(jù)交互中，一般是以block(512字節(jié)) 為單位的，并且在啟動(dòng)寫卡命令之后，SD卡控制器必須在250 ms(SD version 2.0)內(nèi)將所有數(shù)據(jù)寫入SD卡中。

　　DMA控制器為基帶芯片與SD卡控制器的接口模塊，用于對(duì)寫卡數(shù)據(jù)和讀卡數(shù)據(jù)做暫時(shí)存儲(chǔ)。其的本質(zhì)功能是協(xié)調(diào)基帶芯片和SD卡控制器之間的速度差異。存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的DMA存儲(chǔ)器容量為5 120字節(jié)，即10個(gè)block數(shù)據(jù)。

　　1.2 數(shù)據(jù)流程

　　在該圖像協(xié)處理器中，所有模塊時(shí)鐘頻率均為48 MHz，其被2分頻之后送至圖像傳感器，圖像傳感器以24 MHz頻率送出格式為YUV422的640x480圖像。

　　該圖像協(xié)處理器有2種模式：圖像預(yù)覽模式和連拍模式。圖像預(yù)覽模式用于拍照前的圖像預(yù)覽，拍照者可以在LCD上看到將被拍下的圖像。連拍模式用于連續(xù)拍攝圖像，并將每一幅拍下的照片存入SD卡當(dāng)中。

　　1.2.1 圖像預(yù)覽模式的數(shù)據(jù)流程

　　在圖像預(yù)覽模式下，圖像傳感器以24 MHz頻率送出分辨率為640x480且格式為YUV422的圖像，幀率為30幀/s。數(shù)據(jù)被48 MHz系統(tǒng)時(shí)鐘同步后送入圖像處理模塊。圖像處理模塊將針對(duì)圖像傳感器的特點(diǎn)對(duì)圖像進(jìn)行處理以提高圖像質(zhì)量，然后將圖像分辨率從640x480縮小至 320x240以適應(yīng)LCD的顯示分辨率，并將數(shù)據(jù)格式從YUV422轉(zhuǎn)為RGB565。最后，基帶芯片通過EMI接口將圖像數(shù)據(jù)讀出，直接寫入LCD的顯示緩沖區(qū)后在LCD上顯示出來。

　　1.2.2 連拍模式的數(shù)據(jù)流程

　　當(dāng)基帶芯片啟動(dòng)連拍模式后，其首先配置圖像傳感器，使其以10幀/s的幀率送出分辨率為640x480的數(shù)字圖像，數(shù)據(jù)格式仍然為YUV42 2。此時(shí)每幀的周期為100 ms，其中幀有效時(shí)間為30 ms，幀消隱時(shí)間為70 ms。

　　當(dāng)數(shù)據(jù)送入圖像處理模塊后，該模塊仍對(duì)圖像進(jìn)行處理并將圖像分辨率從640x480縮小至320x240，之后將數(shù)據(jù)格式從YUV422轉(zhuǎn)為RGB56 5?；鶐酒踩匀煌ㄟ^EMI接口將該圖像數(shù)據(jù)讀出，并直接寫入LCD的顯示緩沖區(qū)中，這樣在連拍的時(shí)候，仍可以在LCD上看到被拍下的圖像。

　　圖像處理模塊在送出預(yù)覽數(shù)據(jù)的同時(shí)也將320x240的YUV422數(shù)據(jù)送至圖像壓縮模塊。為了兼顧壓縮比和圖像質(zhì)量，一般配置壓縮比在10：1左右，這樣一幅320x240的圖像經(jīng)JPEG壓縮后的數(shù)據(jù)量為320x240x2/10=15 360字節(jié)。為留出適當(dāng)?shù)膫溆每臻g，圖像壓縮模塊將編碼之后的數(shù)據(jù)存入一個(gè)容量為8 192x16位的存儲(chǔ)器中，在此命名為JPEG_MEM。當(dāng)一幅圖像編碼完成時(shí)，即在圖像傳感器進(jìn)入幀消隱階段之后，JPEG_MEM中已經(jīng)存了一幅壓縮之后的圖像。隨后圖像壓縮模塊向基帶芯片發(fā)出中斷信號(hào)，基帶芯片在從圖像處理模塊接收了當(dāng)前預(yù)覽圖像的最后一部分?jǐn)?shù)據(jù)并送LCD顯示后，將響應(yīng)該中