第２１卷第４期 ２０１０年１２月 广西工学院学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＧＵＡＮＧＸＩ ＵＮⅣＥＲＳＩ ｒＹ ０Ｆ ＩＥＣＨＮ０ＬＯＧＹ Ｖｏ１．２１ Ｎｏ．４ Ｄｅｃ．２Ｏ１０ 文章编号１００４．５４１０（２０１０）０４．００３４．０４ 基于ＴＭＳ３２０ＤＭ６４２的视频处理系统的设计 赵英汉 ．方华 （广西工学院ａ．电子信息与控制工程系．ｂ．工程训练中心，广西柳州５４５００６） 摘要：为满足视频实时、高数据量的处理要求，设计了以ＴＭＳ３２０ＤＭ６４２为处理器的数字视频处理硬件系统，并在 ＤＳＰ／ＢＩＯＳ上配以实时视频处理软件系统，实现视频信号的采集和播放。研究阐述了系统模块的构成、软件系统的设计． 在此平台上，依次进行视频图像的采集、ＤＳＰ／ＢＩＯＳ的任务管理、视频图像的回放任务，结果表明系统可有效运行． 关键词：ＴＭＳ３２０ＤＭ６４２：模块化设计；ＤＳＰ／ＢＩＳＯ 中图分类号：ＴＰ３０２．１ 文献标志码：Ａ ０引言 随着数字视频处理技术及网络技术的发展，数字视频与图像已越来越广泛地应用于视频通讯、视频监 控、视频广播（ＨＤＴＶ、Ｉｍｒ）等领域，相关产品发展迅速．美国德州仪器公司（ＴＩ）推出的数字多媒体处理平 台：ＴＭＳ３２０ＤＭ６４２平台．达芬奇（Ｄａｖｉｎｃｉ）平台等对这种热点趋势起到了推波助澜作用［１］． ＴＭＳ３２０ＤＭ６４２是ＴＩ公司于２００３年左右推出的一款３２位定点ＤＳＰ芯片，主要面向数字媒体，属于 Ｃ６０００系列ＤＳＰ芯片．ＴＭＳ３２０ＤＭ６４２芯片采用ＴＩ公司第２代增强型超长指令集。工作频率由内部倍频器 设置，可以达到５００ ＭＨｚ、６００ ＭＨｚ和７２０ ＭＨｚ．ＤＭ６４２片上拥有３个可编程视频１：３，即ＶＰ０、ＶＰ１、ＶＰ２， ＶＰ０一ＶＰ２能够与通用视频编解码芯片无缝连接，支持多种视频图像格式．故在此，采用ＤＭ６４２为核心设计 数字视频处理系统．能够很好的满足视频播放的要求． １硬件系统设计 图 视频 解 码器 ＥｈⅡＦ 系统整体的硬件框图如图１所示， 整个系统是以ＴＭＳ３２０ＤＭ６４２为核心 像 传 感 器 构成的应用系统，包括ＤＭ６４２处理芯 视频 解 码器 存储器扩展模块 片、视频编解码器芯片、其他外围电路． ＤＭ６４２通过Ｉ２Ｃ总线对视频编解码器 复 合 骂 进行配置．使其能够满足系统的要求； 通过ＶＰ口接收和发送视频数据以及 视频捕获模块 视频编码器 视 频 输 出 同步控制信号：通过ＥＭＩＦ总线实现外 部存储器的扩展。ｓＤＲＡＭ用于运行实 时的程序代码和数据的存储，ＦＬＡＳＨ 用于系统引导程序的存储［２］． 仿真调试模块 Ｌ 图１系统硬件框图 视频显示模块 收稿日期：２０１０－０９—２７ 基金项目：广西教育厅科研项目经费（２００８０８Ｘ３２６）资助． 通信作者：方华．研究方向：数字图像处理与自动控制技术，Ｅ—ｍａｉｌ：ｆａｎｇ５０２０００＠１６３．ｃｏｒｎ． 第４期 赵英汉等：基于ＴＭＳ３２０ＤＭ６４２的视频处理系统的设计 ３５ １．１图像传感器 ＴＭＳ３２０ＤＭ６４２处理器的视频口支持来自图像传感器的Ｒａｗ（原始数据流），本系统采用ＣＣＤ摄像头 作为视频传感器进行ＤＭ６４２的视频口Ｒａｗ数据采集．ＣＣＤ摄像头成像通透性、明锐度都很好，色彩还原、 曝光可以保证基本准确 ］． １．２扩展存储器电路 ＤＭ６４２内部有１６ ＫＢ的一级程序缓存。１６ ＫＢ的一级数据缓存和２５６ ＫＢ的程序数据共享二级缓存， 但这对于直接处理图象数据是不够的．因此扩展了两片３２ ＭＢ的ＳＤＲＡＭ来存放原始图像数据，４ ＭＢ的 ＦＬＡＳＨ来存放应用程序．二者都映射到ＤＭ６４２的外部数据空间． １．３视频模块设计 视频模块主要实现视频捕获和显示功能，即实现视频信息的编解码，如图２所示． 视频解码芯片ＴＶ 相连实现视频捕获功能．区 巨一叵 ２ 视频 Ｐ５ １５０ Ｄ Ｍ６４通Ｌ————一Ｌ————．＿Ｊ Ｌ————Ｊ ，两过Ｉ２Ｃ总线对ＴＶＰ５１５０进行参数配置，使其能够正常工作． 图２视频模块框图 ＴＶＰ５ １５０芯片设计编码电路，ＴＶＰ５１５０芯片可以接收Ｎ制和Ｐ制视频数据流，把输入视频流转化为８位Ｉ— ＴＵ—Ｒ ＢＴ．６５６格式的视频数据．ＴＭＳ３２０ＤＭ６４２处理器芯片上的视频口把ＢＴ．６５６数据流存人ＦＩＦＯ．然后通 过ＥＤＭＡ通道把ＦＩＦＯ中的数据搬入片内或片外存储器．在程序中可以调用图像数据进行处理Ｈ］． 视频显示模块中．ＴＭＳ３２０ＤＭ６４２的视频端口ＶＰ２与视频编码芯片ＳＡＡ７１２１相连。实现视频显示功 能，采用视频编码芯片ＳＡＡ７１２Ｈ设计编码电路，这款芯片支持ＰＡＬ制式和ＮＴＳＣ制式视频编码，３．３ Ｖ工 作电压．通过Ｉ２Ｃ接口配置内部寄存器，其封装为４４引脚ＱＦＰ格式． １．４电源模块 ＴＭＳ３２０ＤＭ６４２芯片的引脚分为数字地引脚、内核引脚和数字电源引脚．ＤＭ６４２芯片的内核电源 （ＣＶＤＤ）电压为＋１．４ Ｖ，共有５５个引脚，每个内核引脚和邻近的地引脚之间应添加滤波电容．ＤＭ６４２芯片 的数字电源电压（ＤＶＤＤ）为＋３－３ Ｖ，共有６５个引脚，每个数字电源引脚和邻近的地引脚之间也须添加滤波 电容．ＤＭ６４２芯片和外围芯片经常使用低压电源，如１．４ Ｖ、１．６ Ｖ、１．８ Ｖ、２．５ Ｖ、３．３ Ｖ等，通常采用线性稳压 器件产生电路系统的低压电源【５］． ２软件系统设计 ２．１软件系统模块 基于以上硬件系统并根据模块化设计思 想进行软件系统的设计。针对系统所要实现 的功能，将其划分为初始化、视频捕获、视频 回环处理以及视频显示４个模块． ２．２软件程序实现 基于ＤＳＰ／ＢＩＯＳ的程序运行与传统的程 序有所不同，传统编写的ＤＳＰ程序完全控制 ＤＳＰ，程序顺序执行，而基于ＤＳＰ／ＢＩＯＳ的程 序，由ＤＳＰ／ＢＩＯＳ程序控制，用户程序不是顺 序执行，而是在ＤＳＷＢＩＯＳ的调度下按任务中 断的优先级等待执行ｆ６１．根据系统要实现的功 能，在ＤＳＰ／ＢＩＯＳ和软件系统模块参考下构建 了整个软件系统．软件系统中使用了３个任务 模块：视频捕获、视频数据回环处理，以及视 频显示．系统软件程序流程如图３所示． 图３系统程序流程图 ３６ 广西工学院学报 第２１卷 ２．２．１主程序编写 在主程序源文件中：①须编写，为快速拷贝数据的ＣＳＬ ＤＡＴ ｍｏｄｕｌｅ（高速缓冲器模块），用于对已有外 设ＳＤＲＡＭ、ＦＬＡＳＨ等进行配置、控制和管理；②须编写，视频捕获与播放的初始化程序和使能函数。建立 运行视频采集与播放的ｍｉｎｉ—ｄｒｉｖｅｒ控制任务；③须编写，首先对视频采集与显示的行数、像素等进行配置． 然后将视频采集缓存区的数据拷贝到显示缓存区，最后进行回环视频播放的程序，建立视频图像回环任务 的函数． ２．２．２视频外设与接口初始化 在ＴＩ提供的例程中，定义了初始化视频口所用的结构体．据此，编写的ｅｖｍｄｍ６４２ ｖｃａｐｐａ． ｒａｍｓＰＡＬＥＭＢＥＤＤＥＤ．ｃ和ｅｖｍｄｍ６４２ｖｄｉｓｐａｒａｍｓ．ｈ源文件［１］，分别对视频采集与播放口进行初始化。并对 ＿＿采集与播放芯片分别进行相应配置等． ２．２．３建立ＤＳＰ／ＢＩＯＳ配置文件和处理任务的步骤 （１）建立ＤＳＰ／ＢＩＯＳ配置文件ｖｉｄｅｏ．ｃｄｂ 选择型号为ＤＭ６４２．ｃｄｂ，然后在ＭＥＭ下建立“ＳＤＲＡＭ”存储器。并保存到工程目录下． （２）建立一个ＣＭＤ文件ｖｉｄｅｏ．ｃｍｄ 包含ＣＤＢ产生的ｖｉｄｅｏｃｆｇ．ｃｍｄ和需要的库文件ＴＳ—ＤＭ６４Ｘｅｘａｍｐｌｅｓｋｌｉｂ＼ｖｐｏｒｔ．１６４和ＴＳ—ＤＭ６４Ｘ＿＿ｅｘ． ａｍｐｌｅｓｓ＼ｌｉｂ＼ｅｖｍｄｍ６４２ｂｓ１．１ｉｂ，注意包含正确的路径． （３）在ＤＳＰ／ＢＩＯＳ中添加和修改相关内容 ａ）在ＤＳＰ／ＢＩＯＳ中添加ＤＭ６４２初始化函数ＥＶＭＤＭ６４２ｉｎｉｔ（） ＿供初始化ＤＭ６４２使用，此函数存在于ｅｖｍｄｍ６４２ｂｓ１．１ｉｂ库文件． ｂ）添加视频采集与播放驱动 添加设备驱动，在Ｄｅｖｉｃｅ Ｄｒｉｖｅｒｓ下的Ｕｓｅｒ－Ｄｅｆｉｎｅｄ ｄｅｖｉｃｅｓ添加视频采集与播放驱动：然后打开其对 应属性对话框．设置相应参数． ｃ）建立视频处理任务 新建一个任务实现视频的回环处理，在ＴＳＫ下建立任务；然后打开其属性对话框，修改任务的属性，将 任务和相应的任务函数连接在一起． ｄ）调试运行 使用仿真器和ＤＳＰ／ＢＩＯＳ分析工具来测试应用程序，本程序中使用ＴＤＳ５１０并口仿真器通过ＪＴＡＧ口 连接ＤＭ６４２ ＥＶＭ与ＰＣ机进行调试． ｅ）重复上述步骤直至程序运行正确． 在实际产品开发过程中，当正式产品硬件开发好后，修改配置文件来支持产品硬件并测试． ３程序执行流程与实验验证 ３．１程序执行流程 整个软件系统工作流 程为：首先主程序完成系统 的初始化工作．即完成系统 工作中要使用任务的初始 化：完成初始化后．将程序 控制权交给ＤＳＰ／ＢＩＯＳ的调 度程序，由它按照任务权限 来调度相应的任务 ］． ３．２实验结果验证 图４中（ａ）和（ｂ）两幅图 图４数字视频图像 （ｂ） 第４期 赵英汉等：基于ＴＭＳ３２０ＤＭ６４２的视频处理系统的设计 ３７ 为基于ＴＭＳ３２０ＤＭ６４２的视频处理系统开发设计完成后所获取到的数字视频图像．由于采集到的数字视频 图像未被精准算法处理，显示的为粗糙图像，比较模糊，虽不是很清楚，但单从可获得图像来说，表明开发 设计的系统是可应用、实现的。至于如何获得更好的目标图像，这是后续开发问题，不在本文研究范围之 内． ４结束语 本文基于ＴＩ公司ＤＭ６４２芯片的基础上．详细地介绍了数字视频处理系统开发设计的全过程．借助于 模块化的方法．按照自上而下的思想对软硬件系统及其各相应功能模块进行了开发设计．通过ＤＳＰ／ＢＩＯＳ 系统进行任务管理，实现了系统的实时性、简化了编程的工作量．实验结果表明系统运行良好，基本实现了 视频信号采集、任务处理、回环播放的全过程，为后续开发打下了良好的基础． 参 考 文 献： ［１］王跃宗，刘京会．ＴＭＳ３２０ＤＭ６４２ＤＳＰ应用系统设计与开发［Ｍ］．北京：人民邮电出版社，２００９． ［２］张成涛．基于ＤＳＰ电动助力转向系统控制设计［Ｊ］．广西工学院学报，２００９，２０（３）：８２—８６． ［３］宋伟中，邓记才．基于ＤＳＰ的数字视频处理系统中边缘检测算法的实现［Ｊ］．安阳工学院学报，２０１０，９（２）．３９．４２ ［４］曾建军，许芬．墓于ＤＭ６４２的ＣＭＯＳ图像采集系统的设计［Ｊ］．北方工业大学学报，２００８，２０（３）：２１—２５． ［５］赵燕丽。刘志猛．基于ＤＭ６４２的视频监控系统硬件设计［Ｊ］．单片机与嵌入式系统应用，２００７（５），３９．４１． ［６］严新忠．基于ＤＳＰ／ＢＩＯＳ设备驱动模型的视频驱动程序开发［Ｊ］．现代电子技术，２００８，３１（１５），１７４。１７７． ［７］韩飞．基于ＤＳＰ的视频图像处理系统软件研究［Ｄ］．南京：南京理工大学，２００８． ［８］齐剑玲，冉红霞．基于ＤＭ６４２视频采集系统的设计［Ｊ］．吉林大学学报，２００８，２６（４），４３４—４３９． Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｖｉｄｅｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＴＭＳ３２０ＤＭ６４２ ＺＨＡＯ Ｙｉｎｇ・ｂａｎ ，ＦＡＮＧ Ｈｕａｂ （ａ．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｂ．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ， Ｇｕａｎｇｘｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｉｕｚｈｏｕ ５４５００６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｍｅｅｔ ｖｉｄｉｏ—ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ａｎｄ ｌａｒｇｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｄａｔａ，ａ ｖｉｄｅｏ— ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｈａｒｄｗａｒｅ ｓｙｓｔｅｍ ｗｈｉｃｈ ｕｓｅｓ ＴＭＳ３２０ＤＭ６４２ ａｓ ａ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｂａｓｅｄ ｏｎ ＤＳＰ／ＢＩＯＳ ｗｉｔｈ ａ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｖｉｄｅｏ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｓｙｓｔｅｍ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｖｉｄｅｏ ｉｍａｇｅ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｍｏｄｕｌｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｓｙｓｔｅｍ．Ｏｎ ｔｈｉｓ ｐｌａｔｆｏｒｍ，ｔｈｅ ｖｉｄｅｏ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ＤＳＰ／ＢＩＯＳ ｔａｓｋ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｌａｙｂａｃｋ ｏｆ ｖｉｄｅｏ ｉｍａｇｅｓ ａｒｅ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｂｙ ｔｕｒｎ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｈｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｏｐｅｒａｔｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＴＭＳ３２０ＤＭ６４２；ｍｏｄｕｌａｒ ｄｅｓｉｇｎ；ＤＳＰ／ＢＩＳＯ （责任编辑李彦青）