DSP+FPGA嵌入式多路视频监控系统硬件平台.doc

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1、DSP+FPGA嵌入式多路视频监控系统硬件平台DSP+FPGA嵌入式多路视频监控系统硬件平台　　近几年来，尤其是911以后，各种场合的视频监控的需求日益旺盛，并且同一场合可能需要同时监控多个目标，这给我们提出了尽可能地降低单路视频处理成本的要求。用单个DSP处理器完成尽可能多路的数字视频压缩处理，将无疑是降低单路视频监控成本的有效方法。幸运的是，随着DSP处理性能的不断提高，及嵌入式数字视频编解码算法的进一步优化和日趋完善、成熟，使得单个DSP完成多达8路CIF格式的数字视频压缩处理成为可能。本文采用TI公司最新推出的Davinci系列DSP中的一

2、款TMS320DM6437和Xilinx公司的高性能、低成本Spartan-3系列FPGA来构建一个高性能、低成本的嵌入式多路视频监控系统硬件平台。　　嵌入式多路视频监控系统硬件平台系统　　为了尽可能降低嵌入式视频监控系统的单路成本，合理地选择一款DSP处理器，使其完成尽可能多路的数字视频压缩处理，将无疑是一种直接、而有效的方法。TI公司最新推出的Davinci系列DSP是专门为数字媒体应用优化设计的，是其在大家熟知的、已得到广泛应用的TMS320DM642数字媒体处理器基础上的升级产品，处理性能更进一步提高，片上外设更适合于视频处理系统的要求，其

3、中的TMS320DM6437更是高性能、低成本的代表。本文选用其作为嵌入式多路视频监控系统的主处理器，在数字视频编码器算法优化合理的情况下，其可以实现8路CIF格式的H.264编码处理。　　但TMS320DM6437只有1个数字视频输入接口，为了接口8路视频解码器，需要在视频解码器与TMS320DM6437的视频输入接口之间增加耦合逻辑，高性能、低成本、可编程的FPGA可以方便实现二者之间的耦合逻辑。另外，FPGA上含有丰富的资源，可用来实现某些图像已处理功能，比如，图像大小的缩放，防眩光等。　　以此所构建的DSP+FPGA嵌入式多路视频监控系统硬

4、件平台系统框图如图1所示。　　　　图1DSP+FPGA的多路视频监控系统硬件平台　　TMS320DM6437概述　　TMS320DM6437是TI公司2006年推出的、专门为高性能、低成本视频应用开发的、主频600MHz的、32位定点DSP。TMS320DM6437具有下列特点：　　采用TI第3代超长指令集结构（VelociTI.3）的TMS320C64x+DSP内核，主频可达600MHz，支持8个8位或4个16位并行MAC运算，峰值处理能力高达4800MIPS，可实时处理8路CIF或3路D1格式的H.264编码算法。　　采用2级Cache存储器体

5、系结构，片上有32K字节RAM/Cache可配置的1级程序存储器L1P，48K字节RAM+32K字节RAM/Cache可配置的1级数据存储器L1D，和128K字节RAM/Cache可配置的2级程序/数据存储器L2，存储器体系结构更灵活、合理，有利于提高图像处理代码/数据的吞吐率。　　片上具有64通道增强型DMA控制器EDMA3，其支持复杂的数据类型的传输，有利于图像数据的高效传输和格式变换。　　丰富的外部存储器接口：一个专用的32位、200MHz、256M字节寻址空间的DDR2存储器接口用于接口高速、大容量的DDR2存储器，以存储代码和数据;一个8

6、位、64M字节寻址空间的异步存储器接口用于接口8位NorFlash或NandFlash，以存储固化代码。　　丰富的片上外设：一个专用的单通道视频输入接口，既可以方便地与各种数字视频输入标准接口，还具有常用的视频预处理功能;一个专用的单通道视频输出接口，既可以提供多种模拟视频输出标准，还可以提供各种数字视频输出标准接口，并且在视频输出之前，还支持多个视频窗口管理及在视频画面上叠加文本数据;一个多通道音频串口，可无缝接口音频Codec器件，实现模拟视频信号的输入/输出;一个I2C总线，可无缝接口视频解码器/编码器和音频Codec的控制口，方便实现音/视

7、频编解码器的控制;32位PCI总线，方便与PC机接口，实现多板并行工作。10/100M以太网MAC，方便实现嵌入式视频网络化要求;16位HPI接口，方便实现主/从结构的双处理器视频处理系统。　　由上可知，DM6437是非常适合于作为单通道视频处理系统的主处理器。为了使DM6437适用于多通道视频监控系统，需要将多个视频通道的数据复合后，再通过DM6437片上视频输入接口输入。所以，下面将着重对DM6437的片上视频输入/输出接口逐一介绍。　　DM6437视频子系统VPSS　　DM6437片上视频输入/输出接口统称为视频子系统VPSS，DM6437的

8、视频子系统由二部分组成，一是视频处理前端，用于输入数字视频数据，为多种标准的数字视频输入提供接口，并为输入的数字视频数据作