基于ADIDSP的视频采集编码系统设计.doc

电子科技大学 数字信号处理实现技术 课程设计报告 组 员： 指导教师： 日 期： 2014-04-24 基于ADI DSP的视频采集编码系统设计 1 前言 随着集成电路技术和计算机技术的发展，嵌入式系统的功能越来越强大体积越来越小，价格越来越低，以嵌入式为核心的实时图像采集系统的应用范围越来鹧广，在汽车、安保、超市、高速公路、智能住宅等领域有很大的需求，成为生活和生产中的活跃份子。数字信号处理器是当前一种主流的微处理器，它在体系结构、指令集、功耗性能等方面都有著不同。它内部采用了哈佛总线结构，数据分开，总线独立，比传统处理器中采用数据和程序共用总线的冯．诺依曼结构方式，数据吞吐量大大提高，非常适含实时信号处理。随着数字信号处理器的速发展，为实现效实时的多媒体信号处理提供了可能性。基于美国模拟器件公司(ADI)推出的视频处理器ADSPBF533视频压算法实现了视频采集和缩处理系统，较传统的系统具有成本低，稳定性高和实时性好等特点。 通过分析系统对各种资源的需求，系统采用AD—BF533 DSP芯片为视频采集编码处理系统微处理器。系统主要由视频采集，视频解码器，AD 最小处理器系统，数据存储系统和以太网网络传输接口等模块组成。其系统组成框图如图l所示。 通过采用H264视颡编码方式来达到视频数据的压缩，更利于视频数据的传输和存储。 是专门应用在数字图像处理领域的，其运算能力强，接口丰富，可以方便地进行各种外设的扩展。系统中ADSP-BF533采用了ADI公司和Intel公司联合开发的MSA构架技术，具有600MHz时钟频率和l.2GMACS(每秒十亿次乘法累加运算)的运算速度，其内含2个16位乘法器，2个40位累加器，2个40算术逻辑单元()，4个视频ALU以及1个位移位器。提供了专门的视频处理硬件单元和视频处理指令，并支持动态电源管理，充分满足了系统的要求。 2.3 存储单元 系统存储器包括数据存储器和指令存储器，其存储器单元分内部存储器和外部存储器器部分，而外部存储器又可以分为SDRAMFLASH。处理器拥有4G的统一地址空间，它包括了片上，片外和映射到内存的IO资源。 Flash是一种可进行电擦写、并在断电后数据不丢失的存储器。系统程序存储在Flash中。Flash选用ADI公司的AM29LV800BT。AM29LV800BT为1Mbit，工作电压为2.7V～3.6V，可被配置为8位或者16位的数据宽度。 2.4 数据采集模块 图像采集模块是监控终端申的一个重要模块，完成采集原始图像数据的任务。本系统要求图像采集部分达到下面的技术指标：帧图像分辨率：352×288像素；采集速率：25帧/秒；图像格式：YCrCb(4:2:0)，Y、Cr、Cb各分量分别成块存储；采集精度：8bit。系统中采用ADV7183视频解码器，完成NTSC/PAL模拟视频信号或者Y/C视频基带信号的数字化，支持可编程多路模拟视频输入选择，支持视频场、帧的时间提取。ADV7183的设置通过IC总线完成，芯片之间只用两根线完成连接，大大简化了控制端口的设计。 如图2所示，ADV7183通过PPI接口与中央处理器ADSP-BF533连接。PPI接口以半双工方式工作，具有双向端口，最大可以进行16位数据的输入输出。PPI接口可以和AD/DA转换器、视频编/解码器以及其它通用外设直接相连。它有一个专用的对钟引脚、3个帧同步引脚、4个专用数据引脚和12个与PF复用的数据引脚。PPI接口支持多种工作模数，系统与ADV7183的连接使用了GP模式。 2.5 网络接口 网络接口模块硬件采用了ADI公司的Blackfin USB-LAN EZ-Extender扩展子卡与ADSP-BF533异步存储总线相连接，并通过RJ45接口与以太网相连。 3 系统软件设计 系统软件设计主要分成三个部分：视频采集部分、网络协议栈部分和H.264编码部分。整个系统运行之后只有一个编码进程，视频采集、网络收发都以中断形式被响应。 3.1 主编码程序流程 系统加电之后，先进行SDRAM的初始化，接着由加载程序将主执行代码加载到片内SRAM，然后运行主程序，如图3所示。主程序首先进行硬件的初始化，包括网络芯片、采集芯片的初始化，然后是协议栈的初始化。初始化完毕，开始向局域网发送DHCP请求数据，请求动态网络配置信息，把系统连入网络。然后开始采集数枯，编码，以及传输编码后的视频数据。  3.2 视频采集 ADSP-BF533通过PPI接口接收视频图像数据。程序首先进行初始化，然后通过SDATA，SCLOCK对ADV7183进行配置，设置输出图像的效果和格式，置PPI和DMA使能位，启动图像采