一种新型编码芯片及其驱动程序的设计方案

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1、一种新型编码芯片及其驱动程序的设计方案

2、第1摘要：介绍了C-Cube公司的处理器型芯片DVxper-II的内部结构、功能及其特点，提出了将DVxpert-II集成于一块PCI插卡上的设计方案，并论述了编码器虚拟驱动程序的实现方法。关键词：DVxpert-II芯片PCI总线VxD目前，电视节目的拍摄、制作、传输到播出正在实现数字化。MPEG视频音频编码标准的出现，解决了电视信号数字化后信息量过大而信道带宽有限的问题，加上数字视频硬件方面的产品不断进步，促进了各种数字视频产品的推出，这一切都预示着电视广播全面步入数字化的时代。数字电视产品

3、的开发不仅能给观众带来高品质画面和音响效果的享受，而且MPEG-II视频音频压缩的ATM网接入技术的开发为VOD（视频点播）的时代铺平了道路。目前世界上的数字电视系统标准有欧洲的DVB系统和美国的ATSC系统。这两种系统在视频压缩上都采用MPEG-II标准，在声音上DVB系统采用MPEG-II的音频压缩标准，ATSC系统则采用杜比AC-3压缩技术。本文介绍C-Cube公司MPEG-II编码器芯片DVxpert-II，它可用于欧洲DVB标准常规数字电视的前端系统的产品开发中。１芯片简介C-Cube公司开发的视频处理单芯片DVxpert-

4、II是在该公司DVx的MPEG-II单芯片编／解码结构的基础上提高了性能的处理器。它可以产生高品质的4:2:0和4:2:2MPEG-II图像，同时压缩率也有所提高。该芯片能实现视频编码(videoencoding)、解码(decoding)和编／解码(codec)三种功能，可实现运动补偿、分块／离散余弦变换压缩算法。DVxpert-II处理器的核心是32位MicroSPACRRISCCore处理器，工作频率为100mhZ。该处理器内有一个16K字节指令的高速缓冲存储器(I-Cache)和一个8K字节的数据存储器(DataMemory)

5、接口，这是一种可编程可升级的结构。芯片采用数据存储器而不是数据缓冲器，目的是使软件能更多地控制存储器，并允许重复进行DMA传输。此外，DVxpert-II处理器还有两个协处理器：DSP协处理器和运动估计协处理器(MotionEstimator)，减轻了RISC处理器运算的负担，它们共同完成视频压缩编码算法，提高了编码速度。DSP协处理器每秒钟可执行大约16亿个算术操作指令(1600MOPS)，执行向量从存储器到存储器的指令，这能提高从RISC到DSP流量操作速度。其8K字节存储器有两个缓冲区（两个块），可允许DMA和DSP同时操作。D

6、SP协处理器能完成以下功能：①解电视电影模式；②活动测量；③运动补偿；④自适应暂时滤波；⑤线性滤波和筛选；⑥DCT变换和逆DCT变换（12位）；⑦量化和逆量化；⑧变长的Huffman编码和解码。可编程运动估计协处理器（运动估计器ME）支持所有的块匹配和运动估计类型，它从RISC处理的CPU中取得运动估计的命令并返回结果。每次运动估计完成后会产生一个中断。很多公司都有自己所开发的单芯片MPEG-II编码的LSI。进行DCT及运动补偿等演算所需的电路结构各不相同，C-Cube公司开发的DVxpert-II等芯片为大部分处理工作由RISC处

7、理器及DSP等完成的“处理器型”芯片，与之配套的还有C-Cube公司开发的软件，即微码（．ux）文件。该文件包括进行视频压缩的代码以及初始化DVxpert-II处理器的存储器和下面要介绍的处理器外挂的SDRAM。因为它的可编程性能好，只要改换输入到处理器的微码，就可以变更压缩算法或修正软件的差错。DVxpert-II的内部模块框图如图１所示。由图中可见，DVxpert-II处理器是利用PCI总线接口与主机等设备相通信的，主机必须用PCI总线驱动处理器，控制编码过程；压缩好的视频比特流也必须经PCI总线存储到主机内，PCI接口由主机时钟

8、（33MHz）驱动。DVxpert-II处理器还有与串行ROM的接口，开发人员可选择利用串行EPROM装载部分初始化程序。在本开发系统中，为了使硬件电路简化，所有全部初始化过程都由驱动程序经PCI总线接口完成（可省去串行EPROM）。该芯片还可外挂64bit同步动态RAM（SDRAM），实际电路采用4片16M比特的SDRAM实现8M字节外部存储器，存储C-Cube公司的微码和数据，并可由开发人员分配存储空间。当处理器进行MPEG-II视频编码时，SDRAM所含具体内容如下：①应用程序微码；②视频帧捕获缓冲区；③运动估计取样视频缓冲区；

9、④预测的重构帧缓冲区；⑤参考帧；⑥速率缓冲区；⑦用于编码算法的本地表和其他数据。处理器有视频接口，可输入／输出未压缩的数字视频流；还有音频接口，可输入／输出未压缩的数字音频（为获得与视频同步的信息）。DVxpert-II