基于TMS320DM6467的高清晰視頻接口的硬件設(shè)計(jì)

楊明極，呂鑫淼，呂鑫磊，2

(1.哈爾濱理工大學(xué)測(cè)控技術(shù)與通信工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150080;2.中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司大慶石化分公司，黑龍江 大慶 163714)

責(zé)任編輯:任健男

0 引言

隨著人們生活水平的提高，對(duì)高清視頻的質(zhì)量與效果提出了更高的要求。因此，由TI公司研制生產(chǎn)的基于達(dá)芬奇技術(shù)的高性能TMS320DM6467(簡(jiǎn)稱DM6467)數(shù)字媒體處理器孕育而生，它具有ARM+DSP的雙核結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)總體的設(shè)計(jì)難度［1－2］。其強(qiáng)大的控制與運(yùn)算功能，配合高清視頻解碼器TVP7002與高清/標(biāo)清視頻編碼器ADV7343使用，滿足了高清視頻開發(fā)的要求。

1 高性能達(dá)芬奇處理器

DM6467充分利用了TI的達(dá)芬奇技術(shù)，以滿足網(wǎng)絡(luò)媒體的編碼和解碼處理的下一代數(shù)字媒體需求的嵌入式設(shè)備。DM6467具有雙核架構(gòu)，包含TMS320C64x+DSP內(nèi)核和ARM926EJ－S內(nèi)核，提供豐富而又強(qiáng)大的DSP和精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)(RISC)技術(shù)。ARM926EJ－S是32位RISC處理器內(nèi)核，執(zhí)行32位或16位指令和32位，16位或8位數(shù)據(jù)程序。該內(nèi)核采用流水線技術(shù)，使處理器和內(nèi)存系統(tǒng)的所有部分都可連續(xù)工作。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

TMS320DM6467數(shù)字媒體處理器包括2個(gè)可編程的高清視頻圖像協(xié)處理器引擎，VPIF視頻接口有4個(gè)通道Channel0，Channel1，Channel2，Channel3。2 個(gè)輸入采集通道Channel0和Channel1為2路8 bit標(biāo)準(zhǔn)清晰度視頻或同為1路16 bit高清晰度視頻。2個(gè)輸出顯示通道Channel2和Channel3為2路8 bit標(biāo)準(zhǔn)清晰度視頻或同為1路16 bit高清晰度視頻。

2.1 視頻輸出系統(tǒng)設(shè)計(jì)

ADV7343是TI公司生產(chǎn)的一款高清標(biāo)清兼容的視頻編碼器。它適用于高清和標(biāo)清視頻信號(hào)的DA變換。ADV7343 共有24 bit數(shù)字視頻輸入接口 S［7－0］，Y［7－0］，C［7－0］，支持 4∶2∶2 YCbCr(SD，ED，HD)，4∶4∶4 YCbCr(ED，HD)，4∶4∶4 RGB(SD，ED，HD)的數(shù)字視頻輸入;共有6路模擬視頻輸出通道，可以輸出CVBS，YPbPr，RGB格式的模擬視頻信號(hào)。ADV7343的工作模式由I2C對(duì)其內(nèi)部寄存器編程實(shí)現(xiàn)。

VPIF視頻接口作為標(biāo)清視頻輸出時(shí)利用Channel2輸出8 bit的4∶2∶2 YCbCr數(shù)字視頻信號(hào)，與解碼器ADV7343 的 S［7－0］引 腳 相 連，VPIF 的 時(shí) 鐘 引 腳VPIF_CLKOUT2與 ADV7343的 CLK_INA相連，提供27 MHz的時(shí)鐘。該部分為標(biāo)清視頻輸出擴(kuò)展，針對(duì)高清視頻可去掉。VPIF視頻接口作為高清視頻輸出時(shí)利用Channel2和 Channel3 輸出16 bit 4∶2∶2 YCbCr(Channel 2作為8 bit亮度信號(hào)Y，Channel3作為8 bit色差信號(hào)CbCr)數(shù)字視頻信號(hào)，與解碼器ADV7343的Y［7－0］和C［7－0］引腳相連，VPIF 的時(shí)鐘引腳 VPIF_CLKOUT2和VPIF_CLKOUT3分別與ADV7343的CLKIN_A和CLKIN_B相連，提供74.25 MHz的時(shí)鐘。標(biāo)清與高清視頻輸出復(fù)用采用TI公司的SN74CBT16214與SN74CBTLV3384芯片。這2種芯片的使能是通過TMS320DM6467通過I2C總線控制CPLD實(shí)現(xiàn)的。視頻輸出系統(tǒng)硬件連接如圖2所示。

圖1 DM6467處理器系統(tǒng)框圖

圖2 TMS320DM6467與ADV7343的硬件連接示意圖

DM6467通過I2C總線控制CPLD使VIDOUT_S0和VIDOUT_OEn為高電平。VIDOUT_S1為低電平時(shí)，SN74CBT16214的A與1B導(dǎo)通，SN74CBTLV3384不使能，此時(shí)系統(tǒng)是標(biāo)清視頻輸出;當(dāng)CPLD使VIDOUT_S0和VIDOUT_OEn電平為低，VIDOUT_S1為高電平時(shí)，SN74CBT16214的A與2B導(dǎo)通，SN74CBTLV3384使能，此時(shí)系統(tǒng)是高清視頻輸出。

經(jīng)ADV7343解碼輸出的模擬視頻信號(hào)需要經(jīng)過視頻信號(hào)放大器才能與顯示設(shè)備相連。高清視頻放大器采用TI公司的THS7303，標(biāo)清視頻放大器采用THS7314。放大器硬件連接如圖3、圖4所示。

圖3 THS7303的硬件連接示意圖

圖4 THS7314的硬件連接示意圖

2.2 視頻輸入系統(tǒng)設(shè)計(jì)

TVP7002是TI公司的一款高清視頻解碼器，用于高清視頻信號(hào)的A/D變換。

TVP7002共有30 bit數(shù)字視頻輸出接口R［9－0］，G［9－0］，B［9－0］，支持480i，576i，480p，576p，720p，1080i，1080p等多種視頻標(biāo)準(zhǔn)，支持帶有嵌入式定時(shí)基準(zhǔn)碼的20 bit4∶2∶2 輸出，支持RGB/YCbCr4∶4∶4 和YCbCr4∶2∶2 輸出模式，支持RGB到Y(jié)CbCr色度空間變換。TVP7002的工作模式由I2C對(duì)其內(nèi)部寄存器編程實(shí)現(xiàn)。

高清視頻采集系統(tǒng)中 TVP7002 的 G［9－2］和 B［9－2］分別與VPIF的視頻采集通道Channe 2和Channel3相連接。通過I2C總線對(duì)其內(nèi)部寄存器進(jìn)行控制，使G［9－2］和B［9－2］輸出8 bit亮度信號(hào)Y和8 bit色差信號(hào)CbCr。TVP7002的 DATACLK引腳 VPIF_CLKIN0相連，提供74.25 MHz的時(shí)鐘。標(biāo)清采視頻集系統(tǒng)采用TVP5147M1，支持NTSC，PAL，SECAM等多種彩色制式，使用簡(jiǎn)單方便。

該部分為擴(kuò)展功能，針對(duì)高清視頻研究可去掉。標(biāo)清與高清視頻輸如復(fù)用采用2個(gè)SN74CBT16214芯片。該芯片的使能是通過DM6467通過I2C總線控制CPLD實(shí)現(xiàn)的。視頻輸入系統(tǒng)硬件連接如圖5所示。

圖5 DM6467與TVP7002的硬件連接示意圖

DM6467通過I2C總線控制CPLD使VIDINL_S1和VIDINH_S1為高電平，VIDINL_S0和VIDINH_S0為低電平時(shí)，SN74CBT16214的A與B2同時(shí)導(dǎo)通，此時(shí)系統(tǒng)是高清視頻輸入;當(dāng)CPLD使VIDINL_S1和VIDINH_S1為低電平，VIDINL_S0和VIDINH_S0為高電平時(shí)，SN74CBT16214的A與1B導(dǎo)通，此時(shí)系統(tǒng)是CVBS標(biāo)清視頻輸入與SVideo標(biāo)清視頻輸入。

模擬視頻信號(hào)進(jìn)入TVP7002之前，需經(jīng)過視頻緩沖器進(jìn)行濾波與增強(qiáng)。視頻緩沖器采用TI公司生產(chǎn)的THS7353。緩沖器硬件連接如圖6所示。

圖6 THS7353的硬件連接示意圖

3 小結(jié)

本文著重介紹了DM6467處理器的VPIF視頻接口，并選用了高清視頻解碼器TVP7002和高清/標(biāo)清視頻編碼器ADV7343設(shè)計(jì)出視頻顯示采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了模擬高清視頻輸出YPbPr，模擬標(biāo)清視頻輸出CVBS和S－Video;標(biāo)清模擬視頻輸入 NTSC，PAL，CVBS，高清模擬視頻輸入YPbPr，在數(shù)字視頻服務(wù)與監(jiān)控領(lǐng)域有著廣闊發(fā)展。

［1］達(dá)芬奇處理器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)高清視頻轉(zhuǎn)碼［EB/OL］.［2010 －10 －20］.http://article.ednchina.com/CE/20080101074500.htm.

［2］Texas Instruments.DaVinci technology background ＆ specifications［EB/OL］.［2010－11－20］.http://focus.ti.com.cn/cn/general/docs/lit/getliterature.tsp?literatureNumber=sprt401a＆fileType=pdf.

［3］成嘉，張文雄，李善勁.基于達(dá)芬奇技術(shù)的H.264視頻編碼器的實(shí)現(xiàn)［J］.電視技術(shù)，2007，31(12):34 －36.