閉路電視數(shù)字視頻編解碼器ADV611/ADV612
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摘要：ADV611/ADV612是ANALOG公司生產(chǎn)的實時壓縮視頻編解碼芯片，它內(nèi)含SRAM以及主處理器接口，其主要理論基礎為小波變換，游程編碼及哈夫曼編碼。文中介紹了ADV611/ADV612的原理、特點和引腳功能，最后給出了一種典型應用設計電路。
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/242271.htm關鍵詞：ADV611/ADV612 小波變換 哈夫曼編碼
1 概述
ADV611/ADV612是一種低功耗的單片實時壓縮視頻編解碼芯片，可用于視頻數(shù)字信號處理。它具有精確的壓縮比特率控制，能實時地對包括PAL和NTSC在內(nèi)的視頻信號進行壓縮和解壓縮，ADV611/ADV612在壓縮時，其視頻信號的奇偶場是單獨進行的，主應用于閉路電路系統(tǒng)。該芯片當圖像在被壓縮四倍時，可在視覺上產(chǎn)生同無壓縮時一樣的效果，在不同的應用場合下，可根據(jù)不同的圖像質(zhì)量要求選擇不同的壓縮倍數(shù)。
2 結(jié)構特點及引腳說明
ADV611/ADV612內(nèi)部由多個功能塊組成，參見圖1。下面主要介紹其中一些重要功能塊的作用。
●數(shù)字視頻輸入輸出端口：主要用于提供實時非壓縮視頻接口以支持不同的視頻信號格式；
●DRAM處理器用于控制外部DRAM的讀寫及更新；
●小波變換核：對圖像進行小波變換時使用內(nèi)部緩沖器；
●變換緩沖區(qū)：提供小波變換核所需要的緩沖區(qū)，并用來提供足夠大的空間存儲小變換后的數(shù)據(jù)；
●可編程量化量：用來量化小波系數(shù)，量化系數(shù)可由以外部的DSP進行控制；
●游程編程器和哈夫曼編碼器：可分別執(zhí)行游程編碼和哈夫曼編碼。
工作環(huán)境溫度為0℃～70℃；
當輸入電壓為最大時，其電流為0.11～0.27A。值得注意的是：ADV611/ADV612為靜電敏感器件，高能量的靜電會對器件造成永久的傷害，因此，為避免性能的下降，必須采用一定的防靜電措施。
圖2所示是ADV611/ADV612的引腳排列。表1為其引腳功能說明。
表1 ADV611/ADV612管腳功能描述
| 名 稱 | 管腳號 | 類 型 | 描 述 |
| VCLK/XTAL | 2 | 輸入 | 單時鐘輸入或者通過VCLK和XTAL由晶振輸入，通?？墒茴l率為27MHz、占空比為50%的時鐘信號 |
| VCLKO | 1 | 輸出 | 可通過模式控制寄存器選擇是VCLK直接輸出或者通過2分頻輸出 |
| VSYNC | 1 | 輸入或輸出 | 垂直方向同步信號，空虛管腳可以為輸出（主模式）或是輸入（從模式） |
| HSYNC | 1 | 輸入或輸出 | 水平方向同步信號，空虛管腳可以為輸出（主模式）或是輸入（從模式） |
| FIELD | 1 | 輸入或輸出 | 幀同步信號，可以通過設置模式控制寄存器2的第三個比特位業(yè)控制它的極性 |
| NEC | 1 | 輸出 | 表示ADV611/ADV612的編碼模式，代為解碼模式（此時視頻接口），高為編碼模式（視頻接口為輸出） |
| VDATA[7:0] | 8 | 輸入或輸出 | 當為編碼模式時為視頻數(shù)據(jù)輸入，當為解碼式時為視頻數(shù)據(jù)輸出 |
| STALL | 1 | 輸入 | 設置輸入視頻輸入驅(qū)模式 |
| DDAT[15:0] | 16 | 輸入或輸出 | DRAM數(shù)據(jù)線，ADV611/ADV612通過它霧來控制外部DRAM的數(shù)據(jù)讀寫操作 |
| DADR[8:0] | 6 | 輸出 | DRAM地址線，ADV611/ADV612通過它們來控制外部DRAM的地址 |
| RAS | 1 | 輸出 | DRAM行地址選通 |
| CAS | 1 | 輸出 | DRAM列地址選通 |
| WE | 1 | 輸出 | DRAM寫使能 |
| DATA[31:0] | 32 | 輸入或輸出 | 主處理器數(shù)據(jù)線，主處理器通過它ADV611/ADV612進行通信 |
| ADR[1:0] | 2 | 輸入 | 主處理器雙字地址線，通過對它配置可控制ADV611/ADV612的主處理器接口寄存器 |
| BE0-BE1 BE2-BE3 | 2 | 輸入 | 主處理器字使能，通過這兩個管腳可以選通ADV611/ADV612與主處理器接口通信的字節(jié)位 |
| CS | 1 | 輸入 | 芯片選擇 |
| WR | 1 | 輸入 | 讀控制 |
| RD | 1 | 輸入 | 寫控制 |
| ACK | 1 | 輸出 | 握手信號，ADV611/ADV612通過置該腳以通知不再使用主處理器接口 |
| FIF0-SRQ | 1 | 輸出 | FIF0占用請求 |
| STATS-R | 1 | 輸出 | 數(shù)據(jù)有效，該管腳表明小波數(shù)據(jù)已經(jīng)被更新并且可以從主處理器接口讀取數(shù)據(jù)以用于計算 |
| LCODE | 1 | 輸出 | 表明一場中的最后壓縮數(shù)據(jù) |
| HIRQ | 1 | 輸出 | 中斷請求 |
| RESET | 1 | 輸入 | ADV611/ADV612芯片復位 |
| GND | 16 | 輸入 | 地 |
| VDD | 13 | 輸入 | -5V直流數(shù)字電源 |
3 工作原理
ADV611/ADV612是為實時視頻應用而設計的。它所支持的最大圖像數(shù)據(jù)為每場720×288，所能達到最大碼速率為13.5MHz。由圖1可知，數(shù)據(jù)經(jīng)過ADV611/ADV612時有兩種路徑。編碼路徑中的數(shù)據(jù)經(jīng)過小波變換后送至自適應量化器進行量化，然后送至編碼器進行編碼輸出即得到壓縮數(shù)據(jù)。解碼路徑的數(shù)據(jù)傳輸過程則相反。
3.1 小波變換濾波器組
該模塊內(nèi)一組工作于圖像水平方向及垂直方向的濾波器組。這些濾波器使用了一些有效的小波基函數(shù)，這比JPEG及MPEG中使用的DCT算法更適合于圖像本身的性質(zhì)。使用基于小波變換的壓縮方法的優(yōu)點是無須將圖像分解成子塊，這樣以可以消除在高壓縮比下出現(xiàn)的方塊效應。
3.2 自適應量化器
這個模塊的作用是根據(jù)人的視覺特性對濾波后的圖像進行量化。通常，人眼在同一層精確度上對低頻分量較高頻分量敏感。因此，濾波時，對高頻信息所進行的量化幅度應該大些，而對低頻信息的量化幅度要小一些。
3.3 游程編碼和哈夫曼編碼器
該模塊包含了兩種類型的熵編碼器以獲得夫失真的編碼。游程編碼器主要用來查找長字串的零，同時用短的碼字代替，哈夫曼編碼器理論上可以產(chǎn)生所有最常用的碼字序列表，ADV611/ADV612中使用了三種固定的哈夫曼編碼字表，而沒有產(chǎn)生碼字表。
4 ADV611/612的應用
ADV611/ADV612的許多特點都能滿足計算機的應用需要。它可為計算機主機接口中512位雙字節(jié)的FIFO提供必要的壓縮數(shù)字視頻緩沖以用于配合PCI延時。另外，ADV611/ADV612和許多其它的壓縮方案不同，它不需要昂貴的外部SRAM緩存，因而相當于為PC系統(tǒng)節(jié)省了一個低功耗的外部DRAM。圖3是一種ADV611/ADV612用在PC中的典型應用設計電路。圖中，視頻數(shù)據(jù)經(jīng)VDATA[0～7]進入并通過三個功能模擬后，再由ADV611/ADV612通過D0～D15和A0～A8與DRAM進行數(shù)據(jù)交換，最后將變換后的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過DQ2～DQ32送往主處理器件以完成整個編碼過程。
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