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基于TMS320C32的嵌入式RTOS視頻網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)系統(tǒng)
摘要：介紹了基于DSP芯片TMS320C32圖像處理平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)測(cè)試系統(tǒng)，給出了使用專(zhuān)用視頻輸入處理芯片SAA711和CPLD實(shí)現(xiàn)高速連續(xù)視頻幀采集的設(shè)計(jì)思路。同時(shí)給出了該系統(tǒng)在嵌入式系統(tǒng)中基于PPP協(xié)議的Internet的連接方法。在遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)中，嵌入式系統(tǒng)由于其穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性?xún)?yōu)于傳統(tǒng)平臺(tái)而得到迅速發(fā)展。本文提出了一種以ＤＳＰ芯片和ＶｘＷｏｒｋｓ為操作系統(tǒng)的新型嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。
１ 測(cè)試系統(tǒng)工作原理
圖１所示的測(cè)試系統(tǒng)的主要任務(wù)是采用ＤＳＰ芯片處理通過(guò)攝像頭拍攝并經(jīng)過(guò)Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換的圖像。整個(gè)系統(tǒng)由視頻解碼器、ＤＳＰ和ＰＣＩ總線(xiàn)專(zhuān)用芯片組成。系統(tǒng)通過(guò)ＰＣＩ總線(xiàn)同通信平臺(tái)交換數(shù)據(jù)，同時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行檢測(cè)控制，圖１所示是其系統(tǒng)框圖。
２ 關(guān)鍵設(shè)計(jì)及器件選擇
本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是視頻處理卡的設(shè)計(jì)，一般的視頻檢測(cè)卡功能有限，不能滿(mǎn)足本項(xiàng)目的需求，為此，筆者自行設(shè)計(jì)了一塊視頻檢測(cè)卡。其結(jié)構(gòu)框圖如圖２所示。
２．１ ＴＭＳ３２０Ｃ３２的功能特點(diǎn)
本測(cè)試系統(tǒng)中的ＤＳＰ芯片選用Ｔ Ｉ公司的Ｔ Ｍ Ｓ ３ ２ ０ Ｃ ３ ｘ系列產(chǎn)品，該器件的工作頻率為４０ＭＨｚ；采用哈佛總線(xiàn)結(jié)構(gòu)。并且擁有獨(dú)特的指令系統(tǒng)和硬件乘加運(yùn)算；外帶２５６ｋ×３２Ｂｉｔ的ＦＬＡＳＨ、２ｋ×８Ｂｉｔ的ＮＶＲＡＭ和２５６ｋ×３２Ｂｉｔ的ＳＲＡＭ。該芯片是在ＴＭＳ３２０Ｃ３０的基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化而來(lái)的，含有ＴＭＳ３２０Ｃ３０的ＣＰＵ內(nèi)核。
ＴＭＳ３２０Ｃ３２的主要功能如下：
●帶有程序引導(dǎo)功能；
●串行接口傳輸和存儲(chǔ)器均可支持８、１６、３２位的數(shù)據(jù)；
●可產(chǎn)生邊沿中斷和電平中斷；
●可由用戶(hù)編程設(shè)定中斷向量表地址；
● 具有空等待和低功耗兩種電源管理方式；
●具有兩個(gè)ＤＭＡ通道；
●功能強(qiáng)大的外部存儲(chǔ)器接口既可以滿(mǎn)足視頻解碼接口８位數(shù)據(jù)的要求，又可以實(shí)現(xiàn)ＰＣＩ接口３２位數(shù)據(jù)的高速數(shù)據(jù)傳輸；
●靈活的程序加載可實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)編程；
一般情況下，Ｓ５９３３和ＤＳＰ之間的硬件連接就是利用ＤＳＰ的讀寫(xiě)信號(hào)Ｒ／ Ｗ、地址選通控制信號(hào)ＩＯＳＴＲＢ、外部設(shè)備就緒信號(hào)ＲＤＹ和部分地址信號(hào)以及Ｓ５９３３的ＦＩＦＯ狀態(tài)信號(hào)ＷＲＦＵＬＬ來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)單的時(shí)序和邏輯組合，從而生成對(duì)Ｓ５９３３外加總線(xiàn)接口的讀寫(xiě)控制信號(hào)。
２．２ 其它器件的選擇
本系統(tǒng)中的ＣＰＬＤ芯片選用ＡＬＴＥＲＡ公司的ＥＰＭ９３２０ＲＣ２０８。兩組幀存儲(chǔ)器Ａ和Ｂ采用ＣＹＰＲＥＳＳ公司生產(chǎn)的兩塊ＣＹ７Ｃ１０４９芯片，該芯片的容量為５１２ｋ×８ｂｉｔ，存取時(shí)間不超過(guò)１５ｎｓ，能滿(mǎn)足圖像實(shí)時(shí)采集要求。通過(guò)ＣＰＬＤ內(nèi)部的一個(gè)乒乓開(kāi)關(guān)控制模塊可自動(dòng)完成幀間讀寫(xiě)兩個(gè)通道接口的切換。而ＤＳＰ和ＳＡＡ７１１３之間的所有控制信號(hào)接口邏輯和時(shí)序轉(zhuǎn)換都由ＣＰＬＤ來(lái)完成，并可編程修改，因而提高了系統(tǒng)的使用靈活性和可靠性。圖３所示是ＥＰＭ９３２０ＲＣ２０８與ＣＹ７Ｃ１０４９的接口控制邏輯框圖。
ＰＣＩ總線(xiàn)專(zhuān)用接口芯片Ｓ５９３３是一種功能強(qiáng)大且使用靈活的ＰＣＩ總線(xiàn)控制器專(zhuān)用芯片，該芯片符合ＰＣＩ局部總線(xiàn)規(guī)范２．１版本，它既可作為ＰＣＩ總線(xiàn)目標(biāo)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)基本的傳送；也可作為ＰＣＩ總線(xiàn)主控設(shè)備訪(fǎng)問(wèn)其它ＰＣＩ總線(xiàn)設(shè)備。Ｓ５９３３的峰值傳送速率為１３２Ｍｂｐｓ?３２位ＰＣＩ數(shù)據(jù)線(xiàn)?。該器件提供有３個(gè)物理總線(xiàn)接口：ＰＣＩ總線(xiàn)接口、外加總線(xiàn)接口（ＡＤＤ－ＯＮ ＢＵＳ）以及可選的ＮＶ存儲(chǔ)器接口。
ＳＡＡ７１１３的作用是實(shí)現(xiàn)模擬圖像的Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換。ＤＳＰ與ＳＡＡ７１１３之間的硬件接口的控制邏輯包括兩個(gè)子模塊：幀圖像寫(xiě)入控制器和乒乓開(kāi)關(guān)，這兩種功能可由一塊ＣＰＬＤ來(lái)完成。
在視頻卡設(shè)計(jì)中，電源模塊的設(shè)計(jì)也非常關(guān)鍵，它直接影響著視頻卡的最后實(shí)現(xiàn)和穩(wěn)定運(yùn)行。
本監(jiān)控系統(tǒng)采用ＴＩ公司的ＴＰＳ３３０７－３３Ｄ來(lái)作為電源檢測(cè)ＩＣ。該器件的Ｒｅｓｅｔ有效電源復(fù)位電壓值定義為ＶＤＤ＝１．１Ｖ。ＴＰＳ３３０７－３３Ｄ可同時(shí)監(jiān)視兩種獨(dú)立電壓，還可控制另外一種電壓，這種電壓可以獨(dú)立調(diào)整并在內(nèi)部與復(fù)位邏輯電路相連。
３ 通信平臺(tái)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)的軟件系統(tǒng)包括底層軟件和系統(tǒng)軟件兩部分，其中底層軟件主要是ＤＳＰ圖像處理算法以及啟動(dòng)等運(yùn)行程序，這些程序可在ＣＣＳ環(huán)境下由Ｃ語(yǔ)言編寫(xiě)并進(jìn)行匯編優(yōu)化，ＣＣＳ是ＴＩ公司發(fā)布的ＤＳＰ軟件運(yùn)行環(huán)境；
在系統(tǒng)軟件方面，基于ＰＣＩ總線(xiàn)的圖像處理系統(tǒng)所面臨的難點(diǎn)頗多，其中難度最大的是ＰＣＩ驅(qū)動(dòng)問(wèn)題。
３．１ 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件可以選用以ＶｘＷｏｒｋｓ為操作系統(tǒng)的嵌入式設(shè)計(jì)方法。
ＶｘＷｏｒｋｓ操作系統(tǒng)的集成環(huán)境叫Ｔｏｒｎａｄｏ。Ｔｏｒ-ｎａｄｏ集成環(huán)境是一個(gè)高效明晰的圖形化實(shí)時(shí)應(yīng)用開(kāi)發(fā)平臺(tái)，它包括一套完整的、面向嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和調(diào)測(cè)工具。ＶｘＷｏｒｋｓ的優(yōu)點(diǎn)如下：
（１）具有較好的可裁減性；
（２）支持應(yīng)用程序的動(dòng)態(tài)鏈接和動(dòng)態(tài)下載；
（３）具有較好的兼容性；
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