關(guān)鍵詞： ADV202 , 嵌入式視頻 , 壓縮系統(tǒng)

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO和國(guó)際電信聯(lián)盟ITU于2000年12月正式推出了JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)采用以離散小渡變換為主的多解析編碼方法，具有許多優(yōu)良的特性，然而一直未獲得廣泛的應(yīng)用。AD公司于2004年推出了能實(shí)時(shí)壓縮和解壓縮高質(zhì)量運(yùn)動(dòng)圖像和靜止數(shù)字圖像的JPEG2000編解碼芯片ADV202。本文基于ADV202設(shè)計(jì)一個(gè)完整的嵌入式視頻壓縮系統(tǒng)，其中包括硬件電路設(shè)計(jì)和軟件流程設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)具有USB接口，支持熱插拔，無(wú)需主機(jī)控制。

1 ADV202芯片介紹

ADV202是美國(guó)AD公司新近推出的一款用于視頻和高帶寬靜止圖像壓縮的單片IPEG2000(ISO／IECl5444-1圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn))編解碼芯片，是當(dāng)今市場(chǎng)上惟一具有實(shí)時(shí)壓縮和解壓縮標(biāo)準(zhǔn)(SD)視頻信 號(hào)和高清晰度(HDTV)視頻信號(hào)的芯片，專(zhuān)利的空間高效遞歸濾波(SURF)技術(shù)使其具有低功耗和低成本的小波壓縮。它提供的專(zhuān)用視頻接口可以無(wú)縫連接到刪ITU.R-BT656，SMPTE125M、SMPTE293M[525p]等標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字視頻接口，靈活的異步SRAM風(fēng)格的主機(jī)接口允許無(wú)縫連接到大多數(shù)16／32位的微控制器和ASIC器件。

ADV202的內(nèi)部功能框圖如圖1所示，輸入的視頻或圖像數(shù)據(jù)進(jìn)入視頻接口后經(jīng)過(guò)解交錯(cuò)傳輸?shù)叫〔ㄗ儞Q引擎中。在小波引擎中，每幀圖像或每個(gè)圖塊通過(guò)5／3或9／7濾波器分解成許多子帶，生成的小波系數(shù)寫(xiě)入內(nèi)部寄存器中。熵編碼器將圖像數(shù)據(jù)編碼為符合JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。內(nèi)部DMA引擎提供存儲(chǔ)器之間的高帶寬傳輸以及各模塊和存儲(chǔ)器之間的高性能傳輸。內(nèi)部FIFO提供像素?cái)?shù)據(jù)、碼流數(shù)據(jù)、特征數(shù)據(jù)和輔助數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間，既可由外部主機(jī)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)地址讀寫(xiě)周期直接訪問(wèn)，也可以采用DREQ／DACK協(xié)議通過(guò)DMA方式訪問(wèn)或?qū)Ｓ糜布帐謾C(jī)制訪問(wèn)。主機(jī)接口提供16／32位的控制總線和8/16/32位的數(shù)據(jù)傳輸總線，用于對(duì)內(nèi)部寄存器的配置、控制和狀態(tài)傳遞以及壓縮數(shù)據(jù)流的傳輸。

2 視頻壓縮系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2．1 系統(tǒng)硬件整體構(gòu)架

系統(tǒng)硬件整體框架如圖2所示，來(lái)自電視機(jī)或攝像機(jī)的單路PAL/NTSC制式的視頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)SAA7n3編碼為SAV/EAV模式、ITU．R—BT656 YUV4：2：2格式(8位)的視頻信號(hào)，由VPO[7..0]傳輸?shù)紸DV202的視頻接口。在ADV202內(nèi)部，視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)硬件編碼產(chǎn)生．jp2格式的視頻信號(hào)，由主機(jī)接口D[31..0]輸入到TMS320VC33 DSP。經(jīng)DSP壓縮后的視頻信號(hào)由USB接口芯片USBN9602轉(zhuǎn)換后通過(guò)USB口輸出。另外，DSP還通過(guò)數(shù)據(jù)總線D[31..O]和地址總線A[3..]對(duì)ADV202內(nèi)部直接及間接寄存器進(jìn)行配置，加載ADV202編碼模式所需的固件(由AD公司提供)，對(duì)ADV202編碼數(shù)進(jìn)行設(shè)置。USB口只作為壓縮數(shù)據(jù)流的輸出口，由DSP完全控制。

2．2 DSP小系統(tǒng)

出于對(duì)系統(tǒng)易實(shí)現(xiàn)性和性?xún)r(jià)比的考慮，DSP芯片選擇Ⅱ公司的32位高性能數(shù)字信號(hào)處理器TMS320VC33。TMS320VC33工作在75Mlk主頻時(shí)，運(yùn)算能力可達(dá)150MFLOPS，可以訪問(wèn)的總存儲(chǔ)空間為16M×32bit，程序空間、數(shù)據(jù)空間和I／O空間都包含在整個(gè)16M×32bit空間中，且統(tǒng)一編址。片內(nèi)提供了34K×32bit SRAM，考慮到系統(tǒng)處理對(duì)象是視頻信號(hào)，要求較大的程序空間和數(shù)據(jù)空間，片內(nèi)RAM通常不能滿(mǎn)足系統(tǒng)要求，因而在DSP片外要進(jìn)行存儲(chǔ)器擴(kuò)展。

DSP外部擴(kuò)展了兩片CY7C1041V33 (256K×16bit)SRAM和1片SST39VF400A(256K×l6bit)FLASH。兩片CY7C1041V33按照數(shù)據(jù)位擴(kuò)展方式擴(kuò)展成為256K×32bit的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，用于存儲(chǔ)壓縮后的視頻數(shù)據(jù)。DSP工作在微計(jì)算機(jī)／引導(dǎo)模式(MCBL/MP=1)下，SST39VF400A用于存儲(chǔ)DSP的引導(dǎo)程序。

2．3 系統(tǒng)時(shí)序控制電路

系統(tǒng)時(shí)序控制電路由一片Altera EPM7128 CPLD芯片構(gòu)成，完成的主要功能有：

(1)將DSP通用I／O引腳信號(hào)XFl、XF0擴(kuò)展為I2C總線所需的SCL、SDA信號(hào)，完成DSP對(duì)SAA7113的初始化設(shè)置；

(2)產(chǎn)生ADV202的片選信號(hào)CS和復(fù)位信號(hào)RESET，將DSP的讀寫(xiě)信號(hào)R/W擴(kuò)展為ADV202的讀信號(hào)RD及寫(xiě)信號(hào)WE；

(3)產(chǎn)生DSP外擴(kuò)存儲(chǔ)器SRAM和FLASH的接口信號(hào)：地址譯碼選通信號(hào)CE、寫(xiě)脈沖信臰E、讀信號(hào)OE等；

(4)產(chǎn)生USBN9602的接口信號(hào)：片選信號(hào)CS、讀信號(hào)RD、寫(xiě)信號(hào)WR、地址引腳信號(hào)A0。

2．4 USB接口設(shè)計(jì)

USBN9602是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司推出的一款專(zhuān)用USB接口芯片，支持USBl．1標(biāo)準(zhǔn)。內(nèi)部具有較大的FIFO．可以緩存大量數(shù)據(jù)，從而減輕處理器的負(fù)擔(dān)。在本系統(tǒng)中，USBN9602通過(guò)并行接口與TMS320VC33相連，接口信號(hào)由CPLD控制．工作于非總線復(fù)用模式(MODE0=O，MODEl=0)，連接示意圖如圖3所示。USBN9602操作時(shí)序是先往地址寄存器中寫(xiě)入地址，然后通過(guò)數(shù)據(jù)輸入寄存器和數(shù)據(jù)輸出寄存器讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，而地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器的選擇則是通過(guò)AO實(shí)現(xiàn)的。