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基于ARM920T嵌入式音视频压缩系统设计

时间:2011-05-22作者:田紫君,赵奇来源:中国论文库
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[摘要]采用三星公司的基于ARM920T内核的S3C2410处理器和WIS公司的多格式音视频
压缩芯片GO7007SB设计了一个音视频压缩系统,该方案具有升级方便、处理速度快、成本低、图

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[摘要]采用三星公司的基于ARM920T内核的S3C2410处理器和WIS公司的多格式音视频
压缩芯片GO7007SB设计了一个音视频压缩系统,该方案具有升级方便、处理速度快、成本低、图
像质量好、实时性好的特点,可应用于可移动远程视频监视系统中。
[关键词]音视频压缩;S3C2410;GO7007SB;SAA7113HH;MSM7716
[中图分类号]TN 911.73[文献标志码]A[文章编号]1005-0310(2011)01-0020-03
    随着计算机、多媒体和数据通信技术的高速发展,音视频压缩技术得到了极大的重视和发展,并在多媒体等多个领域得到了广泛应用。目

前嵌入式音视频压缩技术实现的方式一般有两种:一种为ARM和通用的DSP技术;另一种为ARM和专用的音视频芯片相结合[1]。基于DSP的解决方

案成本高,开发难度大,本文采用成本低、开发周期短的第二种方案。
    1系统的结构和功能
    SAA7113HH采集AV端子(Composite Video)的视频信号处理成ITU656格式的数据送到GO7007SB,MSM7716采集来自麦克风的音频信号处理成

PCM格式数据送到GO7007SB,GO7007SB将采集到的音视频数据进行压缩,压缩后的数据流经过HPI(Host parallel interface)接口传输到ARM微

处理器S3C2410,从而完成音视频数据的采集和压缩。系统的结构框图如图1所示。
    2视频采集模块
    视频采集由Philips公司的视频捕获芯片SAA7113H完成。该芯片是可编程视频处理芯片,主要完成模拟视频信号的数字采样,将模拟彩色视

频信号转换成符合ITU656标准输出格式的数字视频信号,前端输入的视频信号可以是PAL制式、NTSC制式或者SECAM制式。它不仅能够实现输入

信号的幅度钳位和静态、动态增益自动调整,而且还包含一个可编程的亮度、对比度、饱和度和色度控制器,可实时地调整采集到的数字图像

参数。
    片外只需提供一个24.576 MHz的晶振,片内时钟发生器自动产生内部电路所需的工作频率。
    SAA7113HH在GO7007SB的I
    2C总线时序的控制下,将处理后的ITU656 YUV 4∶2∶2格式的数字图像数据通过数据线传送到GO7007SB[2]。在GO7007SB与SAA7113H之间

的I2C总线空闲时,ARM处理器可以通过I2C总线对SAA7113H内部寄存器进行设置。GO7007SB的数据线PDATA是一个10位的并行输入接口,接口时

钟由像素时钟(PCLK)提供。来自SAA7113H的视频源是8位的,应该连接到10位PDATA总线的高8位上,此时,低2位可以连接到高电平或低电平。

本设计中的模拟视频输入端提供了复合视频信号接口[3]。
    图2音频输入接口内部与外部电路SAA7113H输出的同步信号包括LLC、RTS0、RTS1。LLC是行锁定系统时钟输出,与PCLK相连,取PCLK的最大

值,即27 MHZ,用来同步数据采集,使得一个LLC周期输出1 bit的图像数据,在图像数据有效时,其上升沿反相后作为帧存储器的WE#信号。

RTS0、RTS1的功能是通过编程设置SAA7113H功能寄存器确定的。RTS0被设置为水平输出参考信号(行有效信号),与HREF连接。
    RTS0高电平时表示采集一行有效像素,低电平时表示场消隐信号。RTS1被设置为垂直输出参考信号和奇偶场信号,与VREF连接。RTS1高电

平时表示采集奇场图像所需要的有效数据,在RTS1上升沿时,开始采集奇场图像数据,同时它也被用来作为帧图像开始的信号;RTS1低电平时表

示采集偶场中所需要的图像数据,在RTS1下降沿时,开始采集偶场图像数据。
    3音频采集模块
    音频采集是由OKI公司生产的音频解码芯片MSM7716完成的。MSM7716在部件模式下运行而GO7007SB在主机模式下运作。音频数据经MAIN引脚

输入,其内部和外部电路如图2所示。在内部,MAIN与op-amp的同项输入相连,而MAO与op-amp的输出相连。BCLK与GO7007SB的BCLK连接,其频

率与数据率一致。SYNC作为同步信号与GO7007SB的LRCK连接。
    这些同步信号启动了PLL并且使传送部分的所有调速信号同步化。接收部分的信号也被这些同步信号同步化。此信号必须在BCLK阶段被同步

化[4]4音视频压缩模块GO7007SB是单片多式视频压缩芯片,它使用复合算法将原视频数据缓冲并压缩成视频流,输出视频流形式为MPEG-1、

MPEG-2、MPEG-4或H.263。时钟系统视为带有适用低电平的MPLL_BP和UPLL_BP引脚的内部PLL模式设计。主时钟由芯片振荡器和PLL产生。MCLK

频率是96 MHz。在这种情况下,MXI和MXO之间需要一个外部R-C-Crystal tank,如图3所示。
    图3外部R-C-Crystal Tank
    MT48LC2M32B2是64MB SDRAM(512 K×32×4 backs),被用作外部数据缓冲器。为了改进SDRAM的时钟定时功能,GO7007SB为SDRAM提供SDRAM

信号以及时钟信号[5]。该时钟被设计为SDRAM_CLK。SDRAM_CLK引脚驱动SDRAM装置并为SDRAM_CLK_LB引脚提供反馈。在读取周期中,反馈时

钟获得SDRAM数据。无需任何复杂的PCB设计SDRAM数据可以符合96 MHz的设计时间。SDRAM时钟的设计如图4所示。
    2KB EPROM用于存储装置的启动设置,由I2 C控制器进行控制。所以用户可以将定制的描述符合ID、接口和端点设置存储在芯片上。另外,

它还能存储定制内部寄存设置、启动码以及自动固件。
    音频接口在主机模式下运作,一个简单的时钟生成器通过MXAUD参照主时钟24.576 MHz生成样本速率,而位时钟与合成信号也通过MXAUD生

成。HPI接口用于连接微处理器,运行启动,控制数据,而压缩流也通过HPI接口。如果发生不可逆转的错误,XRISC或微处理器可以冻结前端模

块并启动调试模式。然后外部主机就可以运用调试模式进入GO7007SB内部。HPI接口被设计为异步模式,异步模式也是缺省的模式,可通过

HPI_SYNC引脚以及以启动EEPROM设置的16位数据总线进行设置。
    5 ARM与GO7007SB之间的通信
    S3C2410和GO7007SB通过HPI通信。HPI物理上连接GO7007SB端口和ARM的总线控制器BUSC,S3C2410通过编程HPI在GO7007SB内存映射中打开

一个32 Kb窗口,然后再访问GO7007SB内存。这样,S3C2410和GO7007SB都可以访问SDRAM,从而有效地共享大量的图像数据块。
    S3C2410和GO7007SB共享一种数据结构,用于命令请求、确认和数据的交互。
    6结束语
    设计了一套音视频压缩系统,此设计方案具有开发周期短、成本低、图像质量好的特点,可应用于可移动远程视频监视系统中,具有广阔

营销论文" target="_blank">市场前景。
    [参考文献]
    [1]梁会军,王胜.基于ARMS3C2410和流媒体技术的网络视频采集[J].微计算机信息,2007,23(17):142-144.
    [2]SAA7113HH 9-bit Video Input Processor[M].Philips Semiconductors,1999:3.
    [3]GO7007SB MPEG Encoder Datasheet[M].WIS Technologies,2003:5.
    [4]MSM7716 Single Rail Linear CODEC Datasheet[M].OKI Semiconductor,2004:5.
    [5]GO7007SB User Manual[M].WIS Technologies,2003:3.

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