[图像传输]基于TMS320C6201DSP的视频图像语音传输系统的硬件设计

模拟视频信号
9&2 模 拟 视 频 输 入 接 口 的
原理框图如图 5 所示%
预处理
: 5; 模 拟 视 频 解 码 模 块 %
视频解码模块的作用是将 复 合 视 频 $ <% 分 量 等 模 拟 视频信号进行 ’=9 转换# 提取其中的同步和时钟信 号 #所 有 转 换 电 路 均 集 中 在 一块芯片内% 根据以上要 求 # 选 择 2/>,>?. 公 司 生 产 的可编程的数字视频 ’=9 变 换 器 &’’()))’ # 它 有 @
音频编解码器 !!"#$% " 摄像头
+8+" 输入缓冲
路模拟输入和 5 路模拟信号处理通道# 可以通过编程选 择 信 号 制 式 % 输 出 信 号 可 以 是 <AB@)):)5 位 ; $ <AB@55
:)7 位 ; $ <AB@55:%%80C7D7;:E 位 ; $ 0FG:D $7 和 D;:)7 位 ;
;. $ @@H4 $ @6J0K 等 通 用 的 采 样 频率 ! 如 此 宽 范 围 的 采 样
频率 可 以 适 应 从 电 信 到 音 频 的 各 种 应 用 需 求 # /8@.;49 采 用 频 率 分 别 为 4?H7;@@=0K 和 .@H3:?=0K 的 . 个 晶 振 来作为采样频率的时钟源#
&’’()))’ ’ * # 转换器 #&2 31&456%756)
以太网接口 图) 图像语音传输系统基本结构图
+8+" 帧存储器
或 0FG :E $E 和 E; :5@ 位 ; 格 式 % 系 统 通 过 8 5% 总 线 对
+,-./ 0"1 &#0’1
&’’()))’ 编 程 # 完 成 初 始 配 置 工 作 % 来 自 摄 像 头 的 模 拟
基于 !"#$%&’(%&) *+, 的视频图像语音传输系统的硬件设计
武 汉 华 中 科 技 大 学 控 制 科 学 与 工 程 系 !"#$$%"&
摘
要 ! 提 出 了 基 于 !"#$%&’(%&) *+, 芯 片 的 视 频 图 像 语 音 传 输 系 统 的 硬 件 方 案 并给出了
硬件实现的总体框图! 关 键 词 ! !-+$%.’(%.)
制 电 路 决 定 , ! 帧 时 序 由 0+12 信 号 控 制 # 在 系 统 中 将 采 用 带 有 - / 接 口 的 $ 与 34 系 列 兼 容 的 单 片 机 567/34-/.
.
/<>1/ 模 块 支 持 线 性 和 话 筒 的 多 路 输 入 " 音 频 的 放
大器用来对话筒输入信号进行预防和滤波’ 线性输入经 过 无 源滤 波 $ 交 流 耦 合 送 入 /8@.;49 ! 输 入 插 座 可 以 用 来 连 接 立 体 声 源 !通 过 软 件 可 以 独 立 控 制 左 $右 输 入 声 道 的 选 择 和 各 自 的 增 益 # /<>1/ 还 包 含 一 个 可 通 过 >8A 软 件 控制衰减的线性输出#
!微型机与应用 "!""# 年第 $ 期
号 ! !"#$ " %& 为 不 同 颜 色 ’()* 和 +)*, 复 用 信 号 # 信 号 输 出 格 式 由 - / 总 线 控 制 ’*!" 信 号 输 出 格 式 由 - / 总 线 控
. .
是 3" 器 件 ! >8A 是 ;H;" 器 件 ! 它们 相 互 连 通 后得 并 行 控 制 信 号 !并 且 必 须 通 过 总 线 收 发 器 进 行 信 号 转 换 #
"
硬件结构
:); 视 频 采 样 要 求 % 模 拟 视 频 输 入 接 口 电 路 的 作 用 是
"#! 模 拟 视 频 输 入 接 口 设 计
对 输 入 的 模 拟 视 频 信 号 进 行 预 处 理 #并 将 其 数 字 化 % 视 频 采 样 有 5 个 重 要 指 标&采 样 分 辨 率 和 采 样 频 率 % 采 样分 辨 率代表图像灰度量化的等级# 位数越多# 图像层次越丰 富 #同 时 图 像 数 据 量 也 越 大 ’采 样 频 率 决 定 可 数 字 化 后 图 像的空间分辨率 #为了不失真 #它 必 须 大 于 模 拟 视 频 信 号 的 频 谱 中 最 高 频 率 的 5 倍 % 另 外 #还 要 求 模 拟 视 频 输 入 接 口所引入的系统噪声最小%
简化了系统设计 # 2-2<’->5:.";?@%, 用于向 5=8;.%/?.%4 传 输 经 899:4449 转 换 后 的 4? 位 实 时 图 像 数 据 "A<’% "
’.& 采 用 8>+9= 扩 充 系 统 外 部 数 据 动 态 存 储 单 元 #
在 高 速 >8A 视 频 处 理 系 统 中 ! 数 据 存 储 器 的 作 用 是 暂 存 图 像 数 据 # 而 高 速 >8A 器 件 5=8;.I/?.I4 的 片 上 数 据
43, # 2-2< 不 存 在 地 址 线 的 问 题 ! 所 以 不 用 连 接 地 址 线 # !"! 音 频 编 解 码 器 的 选 取
采 用 /BCDEFG 公 司 的 /8@.;49 芯 片 作 为 核 心 音 频 编 码 解 码 器 #/<>1/& 模 块 # /8@.;49 多 媒 体 芯 片 为 系 统 提 供 一 个 灵 活 $ 通 用 的 音 频 前 端 # 它 是 一 个 4? 位 立 体 声 器 件 !包含完整的片上滤波$模拟 混 音 和 可 编 程 控 制 的 增 益 和 衰 减 调 节 # /8@.;49 支 持 6 $ 7H? $ 44HI.3 $ 4? $ ..HI3 $
’或 繁 杂 的 页 面 切 换,是 不 可 忽 视 的 实 际 问 题 # 从 对 采 集 到
的 数 据 的 处 理 方 式 可 以 看 出 ! 对 于 单 纯 采 集 应 用 %不 需 要 对数据做诸如叠加等预处理工作 &! 其 系 统 缓 存 单 元 在 结 构 上 相 当 于 先 进 先 出 ’2-2<, 队 列 ! 即 按 信 号 时 间 顺 序 先 采 集 的数据先被主处理芯片读取及处理# 所以采用专门的
!"# 系 统 扩 展 存 储 器 接 口 设 计 #4& 程 序 存 储 及 数 据 预 置 # 由 于 对 不 同 的 成 像 条 件 ! 要
求 其 视 频 运 动 估 算 和 图 像 处 理 算 法 能 够 自 动 适 应 ! 所以 必须存储多种算法备选# 因此要求选用大容量的存储器 或 者 多 片 小 容 量 的 存 储 器 # 片 外 6 位 或 4? 位 的 程 序 存 储 器 必 须 配 置 在 5=8;.I/?.I41=-2 # 外 存 接 口 & 的 /14 空 间 # 这 是 因 为 " ! 系 统 复 位 后 只 能 从 /14 载 入 引 导 程 序 #
31&456%756) 9&2 处理
图 5 9&2 模 拟 视 频输入接口的原理框图
!
系统的组成和基本原理
一个完整的视频图像语音传输系统不但要具备对图
&’’()))’
时 钟 产 生 电 路
像语音信号的采集功能# 还要求完成对采集上来的图像 语 音 信 号 的 分 析 及 处 理 算 法:如 图 像 压 缩 等;#最 后 采 用 一 定的媒质将处理好的信号传输到终端主机显示% 视频图 像语音信号的分析及处理算法的运算量很大# 同时又要 满 足 实 时 显 示 的 要 求 # 因 此 采 用 了 高 速 9&2 芯 片 作 为 数 据核心的处理单元% 系统的基本结构模型如图 ) 所示%
/8@.;49 同 时 提 供 了 并 行 和 串 行 接 口 ! 支 持 >=9 及
中 断 工 作 接 # 这里采用的是其中最有效的方式" 即串行接口传输音频 数 据 ! 并 行 接 口 传 输 控 制 信 息 # /8@.;49 使 用 与 >8A 的
对 899:4449 进 行 控 制 ! 即 对 模 拟 视 频 前 端 899:4449 的采样率$箝位电平$锁相环 等 进 行 编 程 设 置!以 使 整 个 视频输入接口电路按照预先设计的方式工作#
’;, 采 用 2-2< 作 为 实 时 图 像 数 据 输 入 缓 冲 器 # 从 性 能
上来说! 普通型的帧存储体在采集的同时不能读取采集 数 据 # 虽 然 采 用 双 端 口 +9= 也 可 以 解 决 并 发 访 问 的 问 题 ! 但它所必需的地址译码和占用大段的主存储器映射空间
软同步处理
信 号 #首 先 在 模 拟 信 号 控 制 下 #进 行 信 号 箝 位 $模 拟 放 大 $ 反 混 淆 滤 波 $’ = 9 转 换 # 然 后 将 得 到 的 E 位 亮 度 信 号 和 E 位色度信号分别送往亮度处理电路和色度处理电路进行 处 理 # 产 生 )7 位 的 <AB 信 号 % <:( & 6; 为 E 位 数 字 亮 度 信 ( !" (
" 1=-2 的 @ 个 存 储 空 间 中 ! 只 有 /14 可 以 与 6 位 或 4?
位 的 (窄 存 储 空 间 )接 口 # 根 据 预 存 程 序 和 数 据 的 大 小 估 计 ! 采 用 相 应 容 量 的 2GFDN +<= #