基于达芬奇技术的数字视频系统设计与实现

2.2 图像处理与显示

实时图像处理系统设计的难点是如何在有限的时间内完成大量图像数据的处理。只有图像处理系统的处理速度达到每秒25帧以上时才能达到实时的效果并且要想在显示终端上显示出高清晰的图像最重要的就是在Codec Engine 中的视频编解码运算。而达芬奇处理器能通过多种复杂的视频编解码来实现高清视频输出，如MPEG-4编解码能显示30fps分辨率为720p(1280*720)；H.264 编解码能显示30fps 分辨率为D1(720*480) 等。TMS320DM6446 处理器视频处理子系统中的视频后端提供的在线视频显示处理器既能够显示两组独立的视频窗口或两组独立的OSD窗口，还可以以一个视频窗口、一个OSD窗口和一个属性窗口的形式显示。视频编码器完成图像数据编码后可以通过内部的LCD控制器直接输出数字视频信号到液晶显示器上也可以通过四路54MHz 的DACs 进行D/A转换，来提供NTSC/PAL、S-video 等格式的视频或音频输出。

3．电源设计

本设计采用的是TI 最新的基于达芬奇技术的TMS320DM644x DSP 的电源管理芯片TPS65023 在高达1.5A 的最宽负载电流范围内可实现高性能的数控功能与效率最大化。TPS65023 集成了三个降压转换器以支持系统的内核电压、外设、I/O 以及存储器电压，还集成了两个可由外部输入引脚启动的通用200mA 线性低压降 (LDO) 稳压器。每个LDO 的输入电压范围都在2.5 V 至6.5 V 之间，因此既可通过其中一个集成降压转换器供电，也能直接通过电池供电。

在本设计中TPS65023 的VDCDC1 管脚输出1.2V 电压用于DM6446 的内核供电，VDCDC2 管脚输出1.8V 电压用于DM6446 的存储器接口供电，VDCDC3 管脚输出3.3V 电压用于DM6446 的外设接口供电。由于TPS65023 只提供1A/1.8V 电压不够供应两片DDR2 SDRAM，故还需一个输出1.8V 的电源管理芯片来为DDR2 供电，此系统选用的是LTC3412A 输出电流3A。这样用两个电源管理芯片就能满足系统供电。TPS65023 与达芬奇DM6446 的接口电路如图3 所示。

图3 TPS65023 与DM6446 的接口电路

4．软件实现
达芬奇软件架构涵盖低级的OS 驱动程序乃至应用API。在达芬奇软件平台中可以细分为多任务的CODEC， 即视频(Video) 、影像(Image) 、语音(Speech) 、音频(Audio),统称VISA。另外还包含具有多媒体框架组件的CODEC 引擎远程服务器。由此构成的信号处理层(SPL) 一方面通过VISA API 接口与应用层(APL)连接，另一方面则通过DSP/BIOS 与底层内核沟通。APL 包含客户增值差异化设计软件模块，并通过Linux API 沟通底层内核的许多外围接口驱动。
eXpressDSP 配置工具的使用使得配置一个CODEC 的过程极其简单，下面就是一个完整的应用程序开发步骤：
第一步，开发并完成Codec。就是要开发音视频编解码的核心算法，按照xDM 标准封装成为Codec 库，Codec 主要完成音视频的核心算法，应用程序运行时被调用，并不参与其他功能。
第二步，将Codec 集成到Codec Engine 中。将第一步开发完成的Codec 或已有的符合xDM 的Codec 集成到Codec Engine 中，这一步需要配置两个JavaScript 的脚本文件，其中一个脚本文件表明了，Codec 的使用和配置信息，文件名一般为*.cfg， 另一个描述了Codec 在达芬奇上的内存分配的配置，文件名一般为*tcf ，配置好这两个文件后，使用make 命令即可生成Codec Engine， 其文件名一般为*.X64P 。可被应用程序直接调用。
第三步，开发音视频应用程序，并在其中调用Codec Engine 。在Linux 下开发音视频应用程序，包括用户界面，音视频的采集、播放、同步等，其中完成对Codec Engine 的调用，应用程序也要完成一个扩展名为cfg 的脚本配置文件，以表明对Codec Engine 的使用状况。
第四步，加载DSPLINK 和CMEM 模块，运行应用程序至此一个完整的达芬奇音视频应用程序就完成了，其中许多过程是通过脚本文件配置完成的，过程非常简单易懂，下面我们需要在达芬奇上运行它，首先要加载DSPLINK 和CMEM 两个驱动程序模块，其中DSPLINK 主要实现了arm 和dsp 的底层通信，而CMEM 则主要是完成了在物理段上分配连续内存的功能，加载完这两个模块，这样便可以直接运行已完成的应用程序。
5．结论
基于TMS320DM6446 为核心处理器的数字视频系统已经实现并且功能强大，性能稳定，扩展性强，功耗低，能很好的加速数字视频创新。本文的创新点：1.基于TI 强大的达芬奇处理器（双核）能够实现H.264 等复杂的编解码。2.利用TI 专门针对达芬奇供电的电源管理芯片TPS65023 为其供电，很好的解决干扰、EMI/EMC 的问题而且还能达到功耗低的效果。