TMS320DM642的视频实时处理和显示系统的设计

摘要：为了解决某些领域对视频实时处理系统工作温度范围要求较高的问题，设计了基于TMS320DM642和ADV7179的视频实时处理和显示系统，包括系统硬件和基于DSP／BIOS的软件系统的设计。同时还提出了一种采用TMS320DM642 GPIO接口接收MPEG-2传输流(TS)的方案。实验结果较好地验证了设计的合理性和正确性。
关键词：TMS320DM642；ADV7179；视频处理；视频显示

引言
随着电子技术的发展，数字信号处理器的应用越来越广泛。涉及的应用领域大到航空航天器材，如飞机、飞船等；小到日常电子产品，如手机、数码相机、MP4、多媒体和通信设备等。TMS320DM642(以下简称DM642)是TI公司推出的一款32位定点DSP芯片，主要面向数字媒体，特别适合于音视频信号的处理。
然而目前国内基于DM642的视频显示方案大多采用飞利浦公司的SAA71XX系列视频编码芯片，而这些芯片的工作温度都不能满足标准T业温度范围(-40～+85℃)。本文提出的方案采用的全部芯片的工作温度范围均能满足工业温度标准，因此具有更广泛的适用环境。

1 DM642结构特点
DM642保留了C64x原有的内核结构，工作频率由内部倍频器设置，可以达到500 MHz、600 MHz和720MHz。相应的时钟周期为2 ns、1．67 ns和1．39 ns。每秒可执行指令数为4 000 MIPS、4 800 MIPS和5 760 MIPS。DM642采用TI公司第二代增强型超长指令集(VelociTI．2)，它的EMIFA接口数据总线宽度为64位，最高数据存取频率为133 MHz，可直接与大容量、低成本的SDRAM芯片无缝连接。DM642片上带有3个双通道数字视频接口，可同时处理多路数字视频流。
TMS320DM642的片上存储空间分为L1存储区和L2存储区两部分。L1存储区又分为程序存储空间和数据存储空间，程序存储空间和数据存储空间的容量均为16K×8位；L2存储区为单一的RAM，其容量为256K×8位，L2存储区管理外部扩展的数据存储器和程序存储器。

2 ADV7179硬件特性
ADV7179是ADI公司生产的一款数字视频编码芯片，它能将8位CCIR-601 4：2：2格式的数字视频信号分量转换为标准的模拟基带电视信号。ADV7179是一款高性能、小尺寸的芯片，40引脚的LFCSP封装大小仅为6 mm×6 mm，而且具有出色的APM(Advanced Power Management，高级电源管理)功能，特别适合应用于手机、数码相机及手持视频设备上。ADV7179具有标准I2C总线接口，支持I2C总线快速通信模式，能通过主机对其进行方便的配置。ADV7179具有3个可编程控制的高性能10位视频DAC，可分别输出CVBS、Y／C或RGB信号，为了节省功率消耗，可关闭DAC中的一个或几个。ADV7179的工作电压可选2．8 V或3．3 V，在两种工作电压下的工作温度分别可达-20～+85℃和-40～+85℃，因此ADV7179可应用在温度要求较高的场合。

3 硬件设计
本设计的系统硬件结构框图如图1所示。其中虚线框部分为本系统所需外接的硬件资源。DM642的GPIO模块接收从外部SPI接口输入的视频TS流，并将其存储在外部SDRAM中以待处理。DSP按帧读取SDRAM中的TS流数据，进行解复用和解压缩，输出BT656格式的视频数据到ADV717 9。ADV7179将接收到的视频数据进行D／A转换编码，输出PAL／NTSC制的模拟视频信号到显示器。

3．1 时钟模块
本系统时钟源选择了50 MHz的高精度有源晶振，晶振输出的时钟信号经时钟缓冲器芯片ICS551后为DM642提供时钟。设计中DM642的CLKMODE1和CLKMODE0引脚分别接高电平和低电平，因此DSP倍频因子设置成12，即DM642的工作主频为50 MHz×12=600 MHz。另一方面，为了给EMIF接口扩展SDRAM提供备用时钟方案，设计了备用时钟电路。25 MHz高精度无源晶振输出的时钟信号输入钟乘法器ICS512，通过对ICS512的S1、S0引脚高低电平的不同设置，可以得到125MHz、133．33 MHz、150 MHz等不同频率的时钟信号，作为EMIF接口的备用同步时钟选择。本设计采用1／4×CPU时钟作为EMIF接口的同步时钟。