面向便攜高清視頻應(yīng)用DaVinci DM355處理器

　　TI的DaVinci解決方案可以面向廣闊的數(shù)字視頻應(yīng)用，這些應(yīng)用中許多都是現(xiàn)在很熱門的產(chǎn)品，包括個(gè)人媒體播放器、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼相框、IP網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、視頻嬰兒監(jiān)視器等等(如圖1所示)，所有這些應(yīng)用都要求低功耗、便攜式和高清視頻。

　　TMS320DM355處理器概述

　　TMS320DM355處理器是TI推出的面向便攜高清視頻應(yīng)用的新型低成本DaVinci平臺(tái)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。DM355可以實(shí)現(xiàn)720P高清MPEG-4編碼或解碼，支持30fps實(shí)時(shí)處理，編碼解碼能力可達(dá)每秒5000萬(wàn)像素。其內(nèi)核包含了頻率為216 MHz或270 MHz的ARM926EJ-STM、MJCP協(xié)處理器，及包含有前端和后端的視頻處理子系統(tǒng)，可支持CCD控制器預(yù)覽、圖像縮放。此外，ARM端有16 KB指令高速緩存、8 KB數(shù)據(jù)高速緩存、8 KB ROM以及32 KB程序/數(shù)據(jù)緩存。外設(shè)包括：USB2.0 HS OTG設(shè)備與迷你主機(jī)物理接口，可連接DDR/DDR2的外部存儲(chǔ)器接口（EMIF）。封裝為329引腳，0.65 mm間距的13×13 mmBGA。

　　集成式MJCP相當(dāng)于400 M的DSP，將包含有前端和后端的視頻處理子系統(tǒng)稱為VPSS，其預(yù)覽處理引擎的等效DSP相當(dāng)于90 M，圖像縮放等效為60 M，OSB等效為90 M，因此整體相當(dāng)于240 M的處理能力，而VPSS+MJCP可以提供相當(dāng)于640 M DSP處理能力，并針對(duì)OEM產(chǎn)品差異化提供ARM，以實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)的控制，也可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。

　　DM355軟件系統(tǒng)的構(gòu)成

　　DM355的軟件構(gòu)成如圖3所示，可以看到它包括三個(gè)層次：應(yīng)用層、I/O層和信號(hào)層。應(yīng)用層和信號(hào)層通過(guò)VISA API連接在一起，VISA是TI視頻、影像、語(yǔ)音和音頻構(gòu)成的軟件庫(kù)。應(yīng)用層和I/O層通過(guò)EPSI API連接，即簡(jiǎn)單外設(shè)的軟件接口。接口中應(yīng)用層包括用戶接口和處理線層，I/O接口包括VPSS視頻前端（VPFE）與視頻后端（VPBE），IIC，ASP，UART接口以及以太網(wǎng)接口（EMAC）。軟件底層建立于操作系統(tǒng)層MontaVista Linux。

　　TI針對(duì)DaVinci的軟件開發(fā)策略的宗旨是幫助開發(fā)人員加快產(chǎn)品開發(fā)推向市場(chǎng)的速度，包括編解碼引擎（CODEC Engine）框架和VISA的API驅(qū)動(dòng)軟件。算法在信號(hào)層運(yùn)行，只要這些算法的編寫符合xDM編碼標(biāo)準(zhǔn)，則可以滿足TI認(rèn)可的CODEC Engine的面向目標(biāo)框架。CODEC Engine提供強(qiáng)大的一致性接口，用于動(dòng)態(tài)創(chuàng)建和刪除算法，包括相同或不相同的編碼算法例程，也就是說(shuō)對(duì)于一個(gè)給定的算法例程可以對(duì)其提供或收回存儲(chǔ)器和DMA。由于系統(tǒng)存在一個(gè)中心資源管理器，從而可以實(shí)現(xiàn)：系統(tǒng)集成時(shí)避免資源沖突；資源共享，如獲取存儲(chǔ)器和DMA；動(dòng)態(tài)分配資源不足時(shí)提供一致的錯(cuò)誤處理。此外CODEC Engine還提供一個(gè)用于訪問(wèn)和控制每個(gè)算法例程的一致性接口，這意味著同一級(jí)別的算法能夠方便地調(diào)換而不需對(duì)任何應(yīng)用代碼進(jìn)行修改，例如交換音頻解碼1和音頻解碼2。這就是所謂的"繼承性"。接口的一致性允許同樣的應(yīng)用代碼可以跨越不同的平臺(tái)使用，如只含有DSP和只含有ARM或ARM和DSP集成的器件，也允許算法以自己的框架相互操作，只要它們是基于CODEC Engine的。

　　VISA的API驅(qū)動(dòng)軟件在引擎編解碼的頂部，信號(hào)處理層的復(fù)雜性可以概括為4個(gè)功能：

　　1. 創(chuàng)建：創(chuàng)建一個(gè)例程。分配所需的存儲(chǔ)器以及初始化算法；
　　2. 處理：?jiǎn)?dòng)算法。調(diào)用算法處理功能，在緩存中搬移描述符；
　　3. 控制：用于算法設(shè)計(jì)的改變。算法開發(fā)人員可以為用戶提供可控參數(shù)；
　　4. 刪除：從一個(gè)算法中刪除一個(gè)例程。與創(chuàng)建相對(duì)，是刪除一個(gè)特定算法例程的存儲(chǔ)器。
　　如前所述，VISA的API驅(qū)動(dòng)軟件提供四種處理內(nèi)容：視頻、影像、語(yǔ)音和音頻。對(duì)于編碼和解碼有獨(dú)立的API驅(qū)動(dòng)軟件，因此總計(jì)有8個(gè)級(jí)別的API：VIDENC、IMGENC、SPHENC、AUDENC、VIDDEC、IMGDEC、SPHDEC、AUDDEC。

　　圖4所示的為DM355數(shù)字視頻開發(fā)評(píng)估模塊即DVEVM系統(tǒng)框圖，該框圖包含了各種各樣豐富的外圍接口，如：可以與USB連接器相連的USB接口，通過(guò)子卡連接器連接到串口的UART，可以采用TI的TVP5146或Micron的影像視頻傳感器進(jìn)行視頻輸入，DM355的視頻輸出可以連接到THS8200子卡，從而使視頻輸出到高清顯示器和LCD的子卡。標(biāo)準(zhǔn)的外設(shè)有IIC及兩個(gè)音頻串口?？梢酝ㄟ^(guò)增加以太網(wǎng)芯片，利用存儲(chǔ)器擴(kuò)展接口EMIF擴(kuò)展以太網(wǎng)接口EMAC。板上還包含了2G的Flash，可與AIC33連接的音頻輸入和輸出、復(fù)合視頻輸入、以及用于視頻捕獲和顯示的復(fù)合視頻輸出。圖5所示的是實(shí)際的DM355評(píng)估板。

　　DM355開發(fā)工具

　　DM355可以使用RidgeRun開發(fā)，它是TI的第三方工具，圖6列出了4個(gè)不同層次的支持模式：

　　1. 底層為免費(fèi)的SDK，現(xiàn)可從RigeRun的網(wǎng)站（www.ridgerun.com）免費(fèi)下載，內(nèi)容包括：現(xiàn)有的帶實(shí)時(shí)補(bǔ)丁程序的Linux內(nèi)核，支持uClibc和NPTL庫(kù)，開源開發(fā)和調(diào)試工具。

　　2. 第二層是開發(fā)者SDK，其中有：工具、增加的驅(qū)動(dòng)程序、增加的開源應(yīng)用程序、技術(shù)支持服務(wù)。這部分需要付費(fèi)使用。
　　3. 第三層用于特定應(yīng)用或客戶定制的應(yīng)用，包括支持流媒體應(yīng)用的媒體SDK，支持網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)SDK，支持快速緊湊的用戶接口SDK。
　　4. 頂層代表了完整的參考應(yīng)用，RigeRun會(huì)提供針對(duì)數(shù)字相片、數(shù)字媒體畫框、無(wú)線設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的參考方案。這些參考應(yīng)用方案可以支持OEM廠商和產(chǎn)品公司得到將近90%的完整設(shè)計(jì)，只有經(jīng)過(guò)配置即可使客戶的產(chǎn)品滿足有特色的要求。

　　RidgeRun的媒體SDK分為三層，底層是DaVinci SoC，RidgeRun媒體SDK在DanVinci中可以運(yùn)行通用代碼；第二層是TI CODEC Engine，由TI提供，RidgeRun的SDK調(diào)用VISA API層隔離特定的CODEC實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的相互影響；最上層為RidgeRun媒體SDK的一個(gè)部分，可為CODEC Engine提供Gstreamer的插入。這個(gè)軟件層可以處理所有的文件類型和I/O處理。

　　RidgeRun的目標(biāo)是希望幫助客戶快速的進(jìn)入市場(chǎng)，所有的Linux內(nèi)核、驅(qū)動(dòng)程序、SDK和應(yīng)用的框架都是可以通過(guò)配置平臺(tái)進(jìn)行配置的，這就允許客戶采用RidgeRun的產(chǎn)品在幾個(gè)小時(shí)或一兩天內(nèi)開發(fā)出硬件板，并實(shí)現(xiàn)所有需要的驅(qū)動(dòng)程序、應(yīng)用框架和可配置應(yīng)用。

　　作為一款低價(jià)位DaVinci平臺(tái)，DM355還可以得到MontaVista強(qiáng)有力的支持。開發(fā)DM355可以通過(guò)TI遍及全球的DaVinci第三方支持網(wǎng)絡(luò)得到更好的支持，包括兩家Linux伙伴，VCE的合作伙伴以及經(jīng)驗(yàn)豐富的視頻和語(yǔ)音的第三方合作伙伴。第三方合作伙伴還可以提供諸如用戶界面、模塊、瀏覽器等方面的支持。另外還有視頻影像傳感器方面合作伙伴的支持等。因此其支持體系非常全面，第三方支持也非常到位。

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　　問(wèn)答選編

　　問(wèn)：DM355處理器采用什么樣的指令系統(tǒng)？
　　答：TI的DM355處理器包含了ARM9加協(xié)處理器架構(gòu)，主要使用ARM9的處理器，ARM9處理器支持32位或16位 的指令集。

　　問(wèn)：DM355處理器前期開發(fā)需要做哪些投入？
　　答：對(duì)于DM355開發(fā)而言，大家需要配備一個(gè)數(shù)字視頻評(píng) 估板。評(píng)估板包含開發(fā)需要的基本內(nèi)容，板上包含蒙娜 Linux的演示、針對(duì)接口驅(qū)動(dòng)程序、音頻相關(guān)的軟件和引 導(dǎo)下載程序，還有JPEG、MPEG-4和G.711的評(píng)估軟件 和視頻的輸入輸出等等。此外，還可以提供免費(fèi)的參考 原理圖，有了這部分就可以做基礎(chǔ)的開發(fā)。

　　問(wèn)：和DM644X和DM643X相比，DM355的架構(gòu)有什么不同？
　　答：DM355和達(dá)芬奇DM644X、DM643X不同之處在于ARM9和視頻協(xié)處理器，它沒(méi)有DM64X的核心，客戶開 發(fā)基于ARM系統(tǒng)上作系統(tǒng)控制處理，協(xié)處理器方面直接 可以用TI提供的GPEG-4和JPEG算法，如果有一些客 戶認(rèn)為達(dá)芬奇在軟件方面投入比較多的精力的話，那么 DM355是一個(gè)進(jìn)入達(dá)芬奇平臺(tái)的很低門檻。

　　問(wèn)：DM355與飛思卡爾的i.MX27應(yīng)用處理器有什么區(qū)別？
　　答： 有三點(diǎn)比較重要，第一是DM355支持MPEG-4高清720P， 第二是DM355有很低的功耗，第三是DM355屬于達(dá)芬 奇系列，在RAM方面得到達(dá)芬奇系統(tǒng)的完整支持。

　　問(wèn)：與NXP1500比較，DM355在成本和性能上有什么優(yōu)缺點(diǎn)？
　　答：DM355和1500從某種意義上說(shuō)，并不是一個(gè)同類型的 產(chǎn)品，DM355功耗非常低，而且成本低，并有很強(qiáng)的支 持高清能力，在編程結(jié)構(gòu)上有200M ARM作控制處理功 能，視頻協(xié)處理器是固定結(jié)構(gòu)，直接支持MPEG-4高清多 通道的處理，在功耗方面非常低，如柯達(dá)數(shù)碼相機(jī)用5 號(hào)電池供電，可以支持長(zhǎng)時(shí)間的視頻實(shí)時(shí)錄像，相比之 下1500功耗比較高，不適合作便攜式的產(chǎn)品，而且對(duì)高 清方面沒(méi)有很好的支持。

　　問(wèn)：MJCP是否就是一個(gè)DSP? MPEG-4 與JPEG 的處理由它 完成， 是否加入了硬件方面的特性?
　　答：MJCP是一個(gè)視頻協(xié)處理器，視頻協(xié)處理器并不是嚴(yán)格 意義上的DSP，是一個(gè)專用的處理單元，有專用的視頻 結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，這些結(jié)構(gòu)是通過(guò)軟件配置編程實(shí)現(xiàn)的，結(jié)合 了軟件和硬件的特性。

　　問(wèn)：DM355 處理器支持哪些高清視頻編碼格式？
　　答：DM355支持MPEG4728T、支持編解碼、支持 JEPG，主 要是這三種格式。

　　問(wèn)：DM355處理器應(yīng)用程序編程接口(API)是否通用？
　　答：TI在達(dá)芬奇系列的產(chǎn)品中使用了 API接口，這些core引 擎和接口在達(dá)芬奇系列處理器都是通用的。

　　問(wèn)：DM355處理30fps MPEG-4解碼時(shí)的典型功耗是多少？
　　答：就數(shù)碼相機(jī)而言，用兩節(jié)5號(hào)電池在高清編碼如1280× 720P實(shí)時(shí)編碼的時(shí)候，最高的功耗不到400mW，能夠 連續(xù)播放80分鐘的高清晰視頻，目前市場(chǎng)上的方案往往 不到30分鐘，另外一個(gè)指標(biāo)是在深度睡眠時(shí)不到1個(gè)mW。

　　問(wèn)：是否在視頻應(yīng)用方面的400M以下的DSP都可以用 DM355替代？
　　答：針對(duì)DM355在視頻編解碼方面，TI提供MPEG-4編解 碼庫(kù)和JPEG庫(kù)，這個(gè)平臺(tái)還不能支持MPEG-2的編解 碼，在操作系統(tǒng)方面，TI依靠第三方支持，我們支持 蒙娜VSTA的Linux，TI有第三方支持，在ARM9上的操作 系統(tǒng)也可以支持。

　　問(wèn)：DM355和TMS320VC5xxx系列的指令兼容嗎？
　　答：在DM355上主要進(jìn)行開發(fā)ARM部分，TMS320、 VC5000 系列是TI DSP，ARM和DSP指令不一樣，所以不兼容。

　　問(wèn)：DM355 處理器是否具有動(dòng)態(tài)降耗功能？
　　答：DM355有216 M或270MARM核，當(dāng)應(yīng)用中處理器沒(méi) 有處理音頻或者是簡(jiǎn)單東西的時(shí)候，可以將ARM處理 器頻率調(diào)低一點(diǎn)，從而降低功耗，這個(gè)是可以進(jìn)行調(diào)節(jié)的。

　　問(wèn)：TI認(rèn)為HD視頻應(yīng)用設(shè)計(jì)中難點(diǎn)有哪些方面？
　　答：HD高清視頻中，最重要是視頻的編解碼，目前的編解碼 有專門的芯片和算法，開發(fā)的難度并不是很大，但在高清 方面牽涉各方面的資源會(huì)很多，TI在DM355提供這樣 的完整的算法給大家，高清系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面需要考慮到前 端采用什么樣高清配套的傳感器，后端采用什么樣的輸 出方式，這方面TI達(dá)芬奇平臺(tái)有很好的考慮，可以給大 家更好的選擇。

　　問(wèn)：DaVinci處理器制作HD視頻服務(wù)器與目前的視頻服務(wù) 器相比體積上能減小到什么程度？可否用其做微小型 視頻服務(wù)器？
　　答：這個(gè)問(wèn)題非常好，因?yàn)镈M355支持1280×720高清， 大家想到是否可以支持多路，這個(gè)答案是肯定的，我們目 前的客戶和合作伙伴，現(xiàn)在已經(jīng)作出了4個(gè)通道的safe視 頻服務(wù)器MPEG-4，我們推出的DM355封裝是0.65mm 間距，這樣的間距可以使產(chǎn)品的體積非常小，DM355在 應(yīng)用中如數(shù)碼像機(jī)、數(shù)字相框等可以做得很小，DM355還有 一個(gè)更小的封裝是0.5mm間距，所以作微小型的MPEG-4視頻 服務(wù)器沒(méi)有問(wèn)題，既可以支持高清單路又可以支持多路 的方式。

　　問(wèn)：DM355有哪些成功案例？
　　答：DM355首先成功應(yīng)用在高清數(shù)碼相機(jī)上，分辨率是 1200萬(wàn)象素，JPEG壓縮和P20P的MPEG4實(shí)時(shí)編解碼， 功能類似于數(shù)字DV。再者是應(yīng)用在數(shù)碼相框上，可以支 持很高的分辨率和視頻的高清，另外在外國(guó)有嬰兒的高 清監(jiān)控器應(yīng)用，因?yàn)閷?duì)嬰兒來(lái)說(shuō)需要有很高的清晰圖像 以便家長(zhǎng)隨時(shí)了解狀況，我們客戶用它實(shí)現(xiàn)了4個(gè)通道 的MPEG-4DVR。