多媒體處理器DM642及其在視頻監(jiān)控中的應(yīng)用

　　引　言

　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案有很多種，但是市場產(chǎn)品的主流一般選擇兩種方案：一是基于CPU和專用的視頻編解碼ASIC芯片。該方案選擇以ARM為核心的CPU和專用媒體處理芯片搭建。優(yōu)點(diǎn)是開發(fā)時(shí)間相對較短，但由于采用ASIC，靈活性較差，產(chǎn)品一旦定型，很難更改。二是采用面向媒體處理的專用DSP。其開發(fā)時(shí)間不長，優(yōu)點(diǎn)是由于算法是軟件代碼，所以可以不斷對產(chǎn)品性能進(jìn)行升級，重復(fù)開發(fā)成本較低。由全球最大的DSP制造商德州儀器（TI）推出的TMS320DM642（以下簡稱DM642）作為一款高性價(jià)比、專用于多媒體應(yīng)用的DSP，已被國內(nèi)外視頻應(yīng)用從業(yè)者廣泛接受和采用。本文較詳細(xì)地介紹DM642的主要特性和系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)技術(shù)，并給出基于DM642的視頻監(jiān)控應(yīng)用實(shí)例。

　　DM642多媒體處理器

　　DM642是TI 公司專門為多媒體應(yīng)用而開發(fā)的DSP，采用TI 的第二代高級超長指令字結(jié)構(gòu)（VelociTI），使得在一個(gè)指令周期能夠并行處理多條指令。它可在600MHz時(shí)鐘頻率下工作，每個(gè)指令周期可并行8條32bit指令，因此，可達(dá)到4800MIPS的峰值計(jì)算速度。DM642采用兩級緩存結(jié)構(gòu)：第一級包括相互獨(dú)立的LIP（16kB）和LID （16kB），只能作為高速緩存使用；第二級L2（256kB）是一個(gè)統(tǒng)一的程序/數(shù)據(jù)空間，可整體作為SRAM映射到存儲空間，也可整體作為第二級Cache，或是二者按比例的一種組合來使用。DM642具有64個(gè)獨(dú)立通道的EDMA（擴(kuò)展的直接存儲器訪問）控制器，負(fù)責(zé)片內(nèi)L2與其他外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳輸。容量較大的兩級緩存和EDMA 通道是DM642高性能的體現(xiàn)之一，若能合理使用和管理，將能大幅度提高程序的運(yùn)行性能。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　此外DM642具有豐富的外圍設(shè)備接口，包括3個(gè)可配置的雙通道視頻端口video port，其中每個(gè)videoport又分成A和B兩個(gè)通道，A/B通道可分別處理一路視頻采集，因此DM642最多可以處理6路視頻采集數(shù)據(jù)（不帶音頻）。如果將video port配置成用于視頻輸出，則只能在A通道輸出，B通道不可以，因此DM642最多可支持3路視頻輸出（不帶音頻）。如果同時(shí)處理音頻，每一個(gè)video port可以處理兩路立體聲。另外還包括64bit的外部存儲器接口（EMIF）、10/100Mbit/s以太網(wǎng)MAC和多通道音頻串行端口（McASP）以及66MHz32bit的PCI接口。

　　DM642的基本系統(tǒng)由DM642和外擴(kuò)的存儲器以及外設(shè)組成，而外擴(kuò)的存儲器和外設(shè)均通過DM642的外部存儲器接口（EMIF）進(jìn)行擴(kuò)展。DM642基本系統(tǒng)所必須的外擴(kuò)資源包括：

　?。?）SDRAM（4M64bit），用于存放程序和緩存數(shù)字視頻/ 音頻數(shù)據(jù)；

　　（2）FLASH（4M8bit），用于存放固化程序，以便進(jìn)行ROM引導(dǎo)；

　　（3）UART（288bit），擴(kuò)展2個(gè)異步串口（RS232/RS422/RS485）；

　?。?）板上寄存器（n×8bit），由若干個(gè)8位狀態(tài)/控制寄存器組成；

　?。?）硬盤接口（2816bit），用于本地大容量存儲接口。

　　由此可見，DM642是一個(gè)功能強(qiáng)大的多媒體處理器，可用來實(shí)現(xiàn)高速完成大數(shù)據(jù)量的數(shù)字視頻/音頻編解碼處理，特別適合于開發(fā)多媒體通信設(shè)備。是目前構(gòu)造數(shù)字多媒體應(yīng)用的理想平臺。

　　DM642的應(yīng)用開發(fā)技術(shù)

　　軟件開發(fā)工具

　　由TI 公司發(fā)布的DSP集成開發(fā)環(huán)境CCS（CodeComposer Studio），是一個(gè)基于Windows的DSP開發(fā)平臺，是目前最優(yōu)秀、最流行的DSP開發(fā)軟件之一。CCS集成可視化的編輯界面可直接編寫C、匯編語言，除了擴(kuò)展了基本的代碼產(chǎn)生工具，CCS還集成了C編譯器，C優(yōu)化器、匯編器、匯編優(yōu)化器和連接器等。并支持RTDX（Real Time Data Exchange）技術(shù)，可在不中斷目標(biāo)系統(tǒng)運(yùn)行的情況下，實(shí)現(xiàn)DSP與其他應(yīng)用程序（OLE）的數(shù)據(jù)交換。此外，CCS的斷點(diǎn)工具、探針工具和分析工具使得開發(fā)者的一切開發(fā)過程都是在CCS這個(gè)集成環(huán)境下進(jìn)行，包括項(xiàng)目的建立、源程序的編輯以及程序的編譯和調(diào)試。

　　CCS內(nèi)部還包含了實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）DSP/BIOS，主要是為多任務(wù)實(shí)時(shí)調(diào)度和同步以及主機(jī)/目標(biāo)系統(tǒng)通信和實(shí)時(shí)監(jiān)測的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。DSP/BIOS具有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的很多功能，如任務(wù)的調(diào)度管理、任務(wù)間的同步和通信、內(nèi)存管理、實(shí)時(shí)時(shí)鐘管理、中斷服務(wù)管理、外設(shè)驅(qū)動管理等。使用DSP/BIOS工具可以幫助開發(fā)人員更加容易地控制DSP的硬件資源，更加靈活地協(xié)調(diào)各個(gè)軟件模塊的執(zhí)行，加快軟件開發(fā)和調(diào)試速度。