基于達芬奇平臺嵌入式視頻處理系統(tǒng)設(shè)計

【摘要】 本文采用TI公司的DAVINCI系列TMS320DM6446芯片為核心設(shè)計出一套視頻處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過對輸入進來的模擬視頻進行A/D轉(zhuǎn)換，然后通過DSP端進行壓縮處理，從而實現(xiàn)實時傳輸和大容量的存儲。

【關(guān)鍵詞】 DAVINCI 視頻處理 TMS320DM6446

一、TMS320DM6446的介紹

TMS320DM6446是TI公司DAVINCI系列的一款雙核處理器芯片，ARM處理器采用的是ARM926EJ-S核，工作頻率為297MHZ，DSP處理器采用的是c64X+，工作頻率為597MHZ，運算性能達到4800MIPS.該芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)為一個ARM子系統(tǒng)和一個DSP子系統(tǒng)，另外還有一個VPSS，以及一些外圍設(shè)備。在DM6446中ARM主要負責(zé)DSP、VPSS子系統(tǒng)，以及大部分外圍設(shè)備和存儲器的配置和控制。而DSP主要是用作數(shù)據(jù)的處理，如音視頻的編解碼。DSP有8個功能單元組成，一共有32位的寄存器，它們組合一起完成所有的邏輯運算和將運算的結(jié)果裝載到寄存器以及把寄存器的結(jié)果再存進存儲器中。其內(nèi)核結(jié)構(gòu)如圖1所示：

二、視頻處理系統(tǒng)硬件模塊的設(shè)計

該視頻處理系統(tǒng)按以下結(jié)構(gòu)進行劃分。一，視頻處理前端。二，網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊設(shè)計。三，視頻處理后端。視頻處理前段主要是模擬攝像頭采集到的視頻通過BNC接頭傳輸?shù)较到y(tǒng)的解碼芯片，然后把解碼后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)的輸入端口。網(wǎng)絡(luò)傳輸是DM6446內(nèi)部集成了EMAC（以太網(wǎng)媒體訪問控制器），再通過以太網(wǎng)物理傳輸器后，能夠方便的進行網(wǎng)絡(luò)傳輸，系統(tǒng)升級，網(wǎng)絡(luò)訪問。視頻處理后端主要有視頻編碼器，DSP對數(shù)據(jù)的相關(guān)運算，以及圖像顯示模塊（OSD）on screen display ，圖像存儲。整個系統(tǒng)的運作流程為：將輸入的模擬視頻信號通過TVP5158芯片進行A/D轉(zhuǎn)換并且直接送到VPFE（視頻處理前端），系統(tǒng)采用一個256M的32位的DDR與DM6446的DDR相連，DDR的起始地址設(shè)置為0X80000000。DDR內(nèi)存控制器通過專有總線連接到中央交換網(wǎng)絡(luò)（SCR），這樣可以滿足DM6446的各子模塊對DDR進行訪問。另外DM6446通過外接硬盤可以進行壓縮后的視頻進行存儲。結(jié)構(gòu)如圖2所示：

三、視頻處理系統(tǒng)軟件的架構(gòu)

視頻處理系統(tǒng)的軟件部分；我們將其分為以下部分：（1）開發(fā)環(huán)境的搭建；（2）UBL的移植；（3）UBOOT的移植；（4）操作系統(tǒng)的移植；（5）雙核通信環(huán)境的搭建和視頻編解碼實例的實現(xiàn)。

第一步開發(fā)環(huán)境搭建需要LINUX下的軟件工具包如下，（1）VMware-workstation；（2）RedHat Enterprise Linux Server5；（3）mvl_5_0_0801921_demo_sys_setuplinux.bin；（4）mvl_5_0_0_demo_lsp_setuplinux_02_00_00_140.bin；（5）dvsdk_setuplinux_2_00_00_22.bin；（6）bios_setuplinux_5_33_06.bin；（7）xdctools_setuplinux_3_10_03.bin（8）ti_cgt_c6000_6.0.23_setup_linux_x86.bin 。DSP開發(fā)工具：1）CCS3.3；）bios_setupwin32_5_33_06.exe；

第二步為UBL的移植。UBL的移植是uboot從NANDFLASH中啟動的前提，因為RBL只支持14k的NANDFLASH的啟動程序，而一般編譯生成uboot.bin文件大于80K，所以UBL的作用是從NANDFALSH中讀取程序，然后將其copy到DDR2的相關(guān)地址上，然后給UBOOT啟動成功。

第三步為UBOOT的移植。這里我們采用的是u-boot-1.3.4，第一步將其進行裁剪，刪除與我們自己的開發(fā)平臺不相關(guān)的文件和文件夾。第二部進行鏈接交叉編譯環(huán)境。修改頂層的MAKEFILE文件。第三步移植板子的驅(qū)動和相關(guān)的配置。

第四步為操作系統(tǒng)的移植。該視頻處理系統(tǒng)移植的是TI DAVINCI的最新內(nèi)核montavista linux-2.6.18。同樣也可以分為以下幾步完成：第一步簡化montavista linux-2.6.18，把不相關(guān)的平臺刪除。第二步：建立交叉編譯環(huán)境。如修改頂層的makefile文件，COPY UBOOT 的mkimage工具，添加mkzImage.sh，修改arch/arm/boot/Makefile：

對于該視頻分析系統(tǒng)，我們首先需要DSP工程師利用CCS開發(fā)自己的視頻編解碼算法，編譯生成一個編解碼算法的庫文件*.lib，然后生成一個生成一個再DSP上運行的可執(zhí)行程序*.x64p（即.out文件）也就是DSP Server.第三步，根據(jù)DSP Server的名字及其中包含的具體的視頻編解碼算法創(chuàng)建Codec Engine配置文件*.cfg。最后，應(yīng)用工程師收到不同的CODEC包，DSP Server 和Engine配置文件*.Cfg，把自己的應(yīng)用程序通過編譯，鏈接，最終生成ARM側(cè)可執(zhí)行文件。

第五步為視頻編解碼在視頻處理系統(tǒng)上的實現(xiàn)，首先設(shè)置好啟動參數(shù)（MEM=120），啟動后使其掛載上NFS（網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)）。復(fù)制apps/system_files/。文件是dsplink.ko，cmemmk.ko，loadmodules.sh。同樣，復(fù)制DSP服務(wù)器和本地客戶端可執(zhí)行文件到相同的目錄下，這些文件在

app/sanity_test//video_copy.x64p，app/sanity_test//app.out，

app/sanity_test//in.dat。

然后，啟動系統(tǒng)，在我們拷貝文件的目錄下，運行l(wèi)oadmodules.sh命令，app.out，命令。可以對視頻進行編解碼處理。

總結(jié)：本文采用TMS320DM6446完成了視頻處理系統(tǒng)的設(shè)計，并且可以實現(xiàn)D1標準的視頻采集，存儲，實時壓縮。它的性能與傳統(tǒng)視頻監(jiān)控方式（PC機加采集卡）相比，更加穩(wěn)定，功耗低，易于存儲大量的視頻數(shù)據(jù)，并且成本低。進一步可以再視頻處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，移植智能監(jiān)控算法，比喻車牌檢測，人臉識別，遺留物檢測，并且增加報警功能。從而真正實現(xiàn)智能視頻監(jiān)控。

參 考 文 獻

[1] Texas Instruments Incorporated. TMS320DM6446 Digital Media System，2007-03-05

[2] Texas Instruments Incorporated.Build/Run Instructions For Codec Engine Examples Last updated April21，2009

[3] Texas Instruments Incorporated.DVEVM TMS320DM6446 DVEVM v2.0 Getting Started Guide，Literature Number：SPRUE66 March 2006