基于TMS320DM6446的數(shù)字電影放映終端

韓哲鑫　伍爽

摘 要 數(shù)字電影正以其高清晰的畫面、放映的穩(wěn)定性、節(jié)約成本又利于環(huán)保、以及傳輸過程中質(zhì)量的可靠性等特點(diǎn)，得到了廣泛的認(rèn)可。本文提出一種基于TI公司的DM6446的小型數(shù)字電影放映終端的設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞 TMS320DM6446 數(shù)字電影

中圖分類號(hào)：TN919 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

隨著科技的進(jìn)步，數(shù)字電影已經(jīng)走進(jìn)人們的生活。但由于現(xiàn)有的數(shù)字電影流動(dòng)系統(tǒng)成本昂貴，難以普及。因此，就需要設(shè)計(jì)一種小型、低成本的數(shù)字電影放映終端。

本文選用TI公司達(dá)芬奇系列的DM6446作為處理器。DM6446集成了高速C64XDSP處理器和ARM926EJ-S處理器，兩種處理器可以協(xié)同工作。而且與以前的DM64x系列相比較，擁有更加豐富的外圍接口，簡化了接口電路的設(shè)計(jì)。使用該芯片可以保證系統(tǒng)的體積功耗較小，實(shí)時(shí)性、靈活度較高。

1系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)

數(shù)字電影放映系統(tǒng)由投影儀、數(shù)字電影終端、PC機(jī)以及局域網(wǎng)組成。除數(shù)字電影終端外，全部立足現(xiàn)有設(shè)備。

DM6446由內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外設(shè)模塊組成，內(nèi)部結(jié)構(gòu)分別由ARM子系統(tǒng)、DSP子系統(tǒng)、視頻處理子系統(tǒng)控制構(gòu)成。ARM子系統(tǒng)采用ARM926EJ-S作為內(nèi)核，具有300MHz。DSP子系統(tǒng)采用TMS320C6446作為處理器，支持32/64位數(shù)據(jù)；視頻處理子系統(tǒng)由VPFE，VPBE組成。同時(shí)DM6446具有強(qiáng)大的外設(shè)支持能力。TMS320C6446芯片開發(fā)的軟件支持也是一大特色，配備高效c編譯器，因此，絕大部分程序可以使用 c語言來編寫，增加了程序的可移植性。

本播放終端是一個(gè)嵌入式系統(tǒng)，是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的軟硬件結(jié)合的專用系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)按分層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：

（1）應(yīng)用層：圖形用戶界面設(shè)計(jì)、媒體文件播放；

（2）圖形系統(tǒng)層：Microwindows；

（3）操作系統(tǒng)層：Montavista Linux

（4）驅(qū)動(dòng)層：以太網(wǎng)、IDE、顯示、USB2.0、遙控器等；

（5）基于DM6446的硬件平臺(tái)。

2軟件設(shè)計(jì)

軟件系統(tǒng)由兩部分組成：系統(tǒng)平臺(tái)、媒體播放程序。系統(tǒng)平臺(tái)包括：Montavista Linux操作系統(tǒng)、Microwindows圖形系統(tǒng)。媒體播放程序包括：音視頻處理、播放和輸出。

2.1 MontaVistaLinux操作系統(tǒng)

MontaVistaLinux專業(yè)版開放源代碼，是一個(gè)健壯并且功能強(qiáng)大可以滿足各類應(yīng)用要求的操作系統(tǒng)。專業(yè)版（Pro）擴(kuò)展的內(nèi)核和用戶空間與標(biāo)準(zhǔn)的Linux內(nèi)核的完美結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了用戶所需要的功能和特性。MontaVistaPro4.0內(nèi)核版本為Linux2.6.l0，可搶占內(nèi)核（pre一emptible Kemel）技術(shù)明顯降低了內(nèi)核的延遲和抖動(dòng)，保證了150微妙以內(nèi)的系統(tǒng)最壞響應(yīng)時(shí)間（即內(nèi)核搶占延遲時(shí)間），通過引入0（l）調(diào)度、支持標(biāo)準(zhǔn)IEEE1003.bposLxAPI的高精度時(shí)鐘（HRT，High Resolution Timers）、基于線程的中斷處理（使能調(diào)度和優(yōu)先級(jí)）、高速實(shí)時(shí)域（FRD，F(xiàn)ast Real-timeDomaln）函數(shù)庫等多種技術(shù)來達(dá)到實(shí)時(shí)性的最佳表現(xiàn)；使用HRT，編程人員能實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)精度的基于時(shí)間、事件驅(qū)動(dòng)的新算法，減少作CPU時(shí)鐘周期的輪詢和空循環(huán)的時(shí)間開銷。

2.2 Microwindows圖形系統(tǒng)

Microwindows是一種輕量級(jí)的GUI，具有輕型、占用資源少、高可靠性的特點(diǎn)。Microwindows是一個(gè)非常適合于工業(yè)控制實(shí)時(shí)系統(tǒng)以及嵌入式系統(tǒng)的可定制的、小巧的圖形用戶界面支持系統(tǒng)。Microwindows是一種分層設(shè)計(jì)的架構(gòu)。最底層是一組屏幕、鼠標(biāo)/觸摸屏、鍵盤的抽象接口，不依賴任何特殊的硬件。中間層是可移植的圖形引擎。最高層是各種API，供圖形應(yīng)用程序調(diào)用。

3解碼原理

H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)是由ITU2T和ISO/IEC聯(lián)合開發(fā)的，定位于覆蓋整個(gè)視頻應(yīng)用領(lǐng)域，包括低碼率的無線應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)清晰度和高清晰度的電視廣播應(yīng)用、Internet上的視頻流應(yīng)用等。H.264不僅應(yīng)用十分廣泛，其本身的特性也比其它標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)許多。H.264具有先進(jìn)的運(yùn)動(dòng)估計(jì)： H.264采用了空域內(nèi)的幀內(nèi)預(yù)測(cè)，增加了參考幀的數(shù)目，使預(yù)測(cè)更為準(zhǔn)確。采用H.264的主檔次，支持碼流500Kbps-3Mbps，實(shí)現(xiàn)完整D1的DVD視頻質(zhì)量，音頻解碼支持AAC5.1/MP3標(biāo)準(zhǔn)。除此之外，還可支持MPEG-2、MPEG-4、MWV9的音視頻解碼。

解碼采用的是幀內(nèi)預(yù)測(cè)的方法，利用已經(jīng)解碼的圖像做參考，從解碼的圖像預(yù)測(cè)出下一幅圖像，盡量保證解碼后圖像與源圖是一樣的，這樣這個(gè)編解碼過程是無損的，否則是有損的?？梢哉f解碼器的實(shí)現(xiàn)和編碼器的重構(gòu)機(jī)制是一樣的。數(shù)字電影終端把收到的電影數(shù)據(jù)放入片內(nèi)高速SRAM中，DM6446對(duì)導(dǎo)入數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，而后將解碼出來的原始的未壓縮的數(shù)字碼流轉(zhuǎn)換成DVI信號(hào)送到投影儀上播放出來。

4操作與管理

Linux操作系統(tǒng)對(duì)一般人來說較陌生、不便使用，因此我們?nèi)坎捎眠h(yuǎn)程登陸的辦法進(jìn)行通信、控制，這樣使用者只需要開機(jī)，而后進(jìn)入的圖形界面會(huì)像使用windows一樣完成各種操作。

我們?cè)诜?wù)器端建立NFS共享文件系統(tǒng)，所有終端全部通過局域網(wǎng)以TFTP的方式登陸到服務(wù)器。開機(jī)后，終端發(fā)送bootp廣播信號(hào)，服務(wù)器接收到后建立連接，終端把服務(wù)器上內(nèi)核鏡像下載到SDRAM的03060000地址，完成內(nèi)核加載任務(wù)。進(jìn)入圖形操作界面后，即可播放數(shù)字電影。

5結(jié)論

基于現(xiàn)有局域網(wǎng)的數(shù)字電影播放終端，可以通過局域網(wǎng)完成遠(yuǎn)程控制、管理，不僅方便了使用也充分利用了現(xiàn)有設(shè)備，達(dá)到節(jié)約成本的目的。DM6446的雙核構(gòu)架在應(yīng)用上又得到了充分發(fā)揮。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃加紅，鄭靈翔.嵌入式Linux圖像用戶界面實(shí)現(xiàn)[J].廈門大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005（44）：45-47.

[2] TI，TMS320DM6446 Digital Media System-on-Chip（Rev.E），SPRS283[DB/OL].www.ti.com，2006.