基于DM642图像处理系统的设计

O 引言
    信息社会的发展，在很大程度上取决于信息和信号处理技术的先进性。数字处理技术的出现改变了信息与信号处理技术的整个面貌，而Tl公司的DM642是推动数字信号处理技术发展的一个标志性产品。目前，“信息高速公路”成了发达国家的热门课题，其中数字图像处理技术则成为它的极其重要的部分。而且，数字图像处理技术还与当前乃至21世纪的一些关键电子技术及电子产品密切相关，例如高清晰度电视、可视电话、多媒体技术、医用图像处理等领域得到广泛的应用。

1 数字图像处理系统概述
1．1 系统结构
    图像处理系统以DM642高性能通用DSP芯片为核心。图l为系统框图。

1．2 DM642芯片的特点
    一般的数字信号处理器(DSP)芯片内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，在视频和图像处理中得到广泛应用；采用的超长指令字(VLIW)体系结构由多个并行运行的执行单元组成，这些单元在单个周期内可执行多条指令，并行是获得高性能的关键。DM642是目前DSP芯片性能最高的产品，除了有更高的时钟频率外，还扩展了许多新的指令，增加了额外的数据通道，寄存器的数量也增加了一倍。这些扩展使得CPU可以在一个时钟周期内处理更多的数据，从而获得更高的运算性能。
    DM642芯片集成了各种片内外设，使得开发视频和图像领域的应用更为方便。它带有三个可配置的视频端口，提供与视频输入、视频输出以及码流输入的无缝接口。这些视频端口支持许多格式的视频输入/输出，包括BT．656、HDTV Y／C、RGB以及MPEG-2码流的输入。利用IDM642开发视频编码器／解码器，其视频输入／输出部分只需要一块视频采集芯片／显示芯片即可，如Phillips的SAA7115／SAA7105，无需外加逻辑控制电路和FIFO缓存，使硬件系统更为简单和稳定。

2 系统硬件设计
2．1 视频采集电路
    本系统采用的视频解码芯片是Philips公司的SAA7115。从模拟视频输入口输入的全电视信号在SAN7115内部经过钳位、抗混叠滤波、A／D转换、YUV分离电路之后，在YUV到YCrCb的转换电路中转换成BT．656视频数据流，输入到压缩核心单元DM642中。SAA7115内部寄存器参数的配置和状态的读出通过I2C总线进行。视频采集接口的原理如图2所示。

2．2 视频端口电路
    在本系统中，提供了三个视频端口(VP0、VPl、VP2)，它们与公共视频解码器和视频编码器物理相接。同时相应地提供了三个可配置的VP0、VPl、VP2通道，它们与公共视频解码器和视频编码器无缝连接。其中VP0和VPl通道配置为8位BT．656作为视频输入口，用于接收来自SAA7115采集的视频信号；VP2通道相应也配置为8位BT．656作为视频输出口，用于给SAA7105发送视频信号。视频数据的行／场同步信号包含在BT．656数字视频数据流的EAV和SAV时基信号中，视频端口只需视频时钟和使能信号即可。
2．3 扩展存储器电路
    DM642内部有16KB的一级程序缓存，16KB的一级数据缓存和256KB的程序数据共享二级缓存。但这对于直接处理图象数据是不够的，因此扩展了两片32MB的SDRAM来存放原始图像数据，4MB的FLASH来存放应用程序。二者都映射到DM642的外部数据空间。

2．4 视频显示电路
    本系统采用的视频编码芯片是Philips公司的SAN7105，它跟SAA7115芯片的功能正好相反。它接受来自VP2通道配置的8位BT．656视频信号，经过SAA 7115内部的YCrCb到YUV的转换电路、YUV合成电路、D／A转换、钳位等变成全电视信号的模拟视频信号，输出到显示器。SAA7105内部寄存器参数的配置和状态的读出通过I2C总线进行。视频显示接口的原理如图4所示。

3 系统软件工作流程设计
    首先DSP通过上电初始化并对其加载程序；DSP开始执行编码程序，从视频端口获取实时采集的视频，如图l所示。SAA7115输出BT．656格式的数字视频，作为DM642VPORT的输入，VPORT输出YUV(4：2：0)格式的图像，作为编码程序的输入；DSP完成一帧图像的编码，通过帧标记判断触发存储事件。图像处理程序通过调用存储空间的图像数据进行各种处理。然后通过调用解码程序把视频数据传送到SAA7105进行视频的播放。系统工作流程如图5。

4 结论
    由于信息社会的高速发展，数字图像处理技术日益变得更加成熟，离人们的生活越来越近，因此需要更好地了解此技术。本文基于TI公司DM642芯片的基础上，详细地介绍了图像处理的全过程，让读者能更快更好地掌握和应用。