基于TMS320C6201 DSP的视频图像语音传输系统的硬件设计

2.3 系统扩展存储器接口设计

　　(1)程序存储及数据预置。由于对不同的成像条件,要求其视频运动估算和图像处理算法能够自动适应,所以必须存储多种算法备选。因此要求选用大容量的存储器或者多片小容量的存储器。片外8位或16位的程序存储器必须配置在TMS320C6201EMIF(外存接口)的CE1空间。这是因为:①系统复位后只能从CE1载入引导程序。②EMIF的4个存储空间中,只有CE1可以与8位或16位的“窄存储空间”接口。根据预存程序和数据的大小估计,采用相应容量的Flash ROM。

　　(2)采用SDRAM扩充系统外部数据动态存储单元。在高速DSP视频处理系统中,数据存储器的作用是暂存图像数据。而高速DSP器件TMS320C6201的片上数据RAM只有3Mb,无法保证大量数据的处理,因此必须扩充片外数据存储器。其原因是:①系统对外部数据存储器的容量要求。假如图像要求分辨率为320×240,每个采样点的灰度层为8位,则1帧单色图像所占的的存储空间为256KB,三色图像为3×256KB。如果处理算法涉及到n帧图像,存储空间就为n倍。一般情况下,DSP视频处理系统工作时允许在多种算法之间进行选择,它所要求的数据存储容量应该以涉及到帧数最多的算法来估计。②视频图像处理过程中图像数据的存放安排。根据本系统的特点,在内部数据RAM和片外数据RAM的构成中,为了获得较快的处理速度,必须注意数据的存放位置。这里,针对视频图像处理算法的性质给出存放数据的原则是:(a)帧内处理算法。处理时所用到的只是当前帧的一部分数据。需要存放的数据量很小,此时待处理以及已处理的视频数据可以同时存放于片上RAM。(b)帧间处理算法。涉及到的数据量超过2帧以上时,则待处理的数据及处理过的数据均存于SDRAM,片内RAM只存放运算的中间结果。(c)片上数据的存放应注意地址的冲突问题。③SDRAM型号的选取。出于为系统图像压缩处理充分预留空间的需要,选用型号为MT48LC8M16A2(16MB)的SDRAM,根据DSP数据线为32位宽,选用2片MT48LC8M16A2进行扩展,总的扩展存储容量为32MB。

2.4 系统以太网接口设计

　　本系统采用以太网作为传输介质。但目前还未有自带以太网接口的DSP。所以采用以太网控制器RTL8019AS与DSP构成以太网互连接口。

　　RTL8019AS是台湾Realtek公司生产的以太网控制器,支持IEEE802.3;支持8位或16位数据总线;内置16KB的SRAM,用于收发缓冲;全双工,收发同时达到10Mbps;支持10Base5、10Base2、10BaseT,并能自动检测所连接的介质,在ISA总线网卡中占有相当比例。RTL8019AS与主机有3种接口模式:跳线模式、PnP模式和RT模式。

　　为了简化DSP网络接口的软、硬件设计,不使用远程自举加载功能,并且选用跳线接口模式。用DSP的扩展I/O口代替跳线器对RTL8019AS进行初始化配置。这样既省去了93C46的功能,又避免了跳线器更改资源配置的麻烦。RTL8019AS的总线接口与ISA总线兼容。虽然不能与DSP的外部总线直接接口,但是只要进行一些简单的逻辑变换就可以实现直接接口。另外,DSP的总线电平为3.3V,而RTL8019AS的接口电平为5V,因此二者接口时要使用电平转换器。

2.5 电源模块及复位电路的设计

　　TMS320C6201的电源采用2种电压供电:即内核电压1.8V,I/O电压3.3V。DSP对这2个电压有上电顺序的要求,要求内核电源(CVdd)先于I/O电源(DVdd)上电。为此在电源模块的选用上,采用二套电源模块,通过拨码开关构成互补模式,这样就能够保证系统在一套电源模块失效时还能够继续工作,增强了系统的可靠性。这二套电源模块分别是:PT公司针对TI公司的DSP生产的电源模块PT6405B(5V～3.3V)和PT6502B(5V～1.8V),该类型的电源模块具有稳定、额定电流大(3A)等优点;另一套是由MAXIM公司生产的、采用带有同步整流器的DC-DC转换器MAX1742(输出电流1A)和MAX1644(输出电流2A),配合适当的外围电路分别对DSP的I/O和内核供电。

　　为了保证TMS320C6201芯片在电源低于要求的电平时不会产生不受控制的状态,系统中应加入电源监控电路,以确保DSP在系统加电过程中及电源电压低于一定门限值时始终处于复位状态。监控电路采用TI公司的TPS3307-33d(它还可接一手动复位开关)。

3 结束语

　　本文设计的基于TMS320C6201的视频图像语音传输系统,与采用专用芯片加FPGA构成的系统比较,其硬件性能有了很大的提高。在软件实现上也更加灵活多样、修改方便。该系统结构紧凑,可靠性高,实时性强,能够广泛地运用于军事、科研、工农业生产和医疗卫生等领域。