【內(nèi)容簡(jiǎn)介】 DSP的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和TI DSP的概況 C2000TM系列DSP的優(yōu)勢(shì)、特點(diǎn)、軟硬件設(shè)計(jì)要點(diǎn)(結(jié)合馬達(dá)控制應(yīng)用實(shí)例): l C2000系列DSP處理器結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) l C2000外圍接口應(yīng)用實(shí)例分析 l 最新推出的高性能控制應(yīng)用DSP——TMS320C28XX的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) l DSP系列處理器在典型控制系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì) l 電機(jī)控制系統(tǒng)的控制方法 l 電機(jī)控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) l 電機(jī)控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) l TMS320C2000應(yīng)用于控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)例
視頻壓縮算法與技術(shù): l 視頻系列標(biāo)準(zhǔn)概述 l MPEG-4算法介紹與特點(diǎn)分析 l H.264算法介紹與特點(diǎn)分析 l 目前主流的視頻應(yīng)用對(duì)應(yīng)視頻算法的要求及特點(diǎn)分析
DM64x系列DSP的優(yōu)勢(shì)、特點(diǎn)、軟硬件設(shè)計(jì)要點(diǎn)(結(jié)合視頻處理應(yīng)用實(shí)例): l 視頻處理系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)特殊要求 n 高速處理能力 n 大容量存儲(chǔ)器 n 高速數(shù)據(jù)通道 n 專(zhuān)用的視頻接口 l DM642對(duì)音視頻處理的支持 n DM642的在會(huì)議視頻,圖像監(jiān)控和視頻終端領(lǐng)域的應(yīng)用前景 n DM642的高速DSP并行處理內(nèi)核 n DM642的高速視頻口(VPORT)和視頻FIFO的配置 n DM642的66M PCI接口 n DM642的以太網(wǎng)接口 n DM642的McASP音頻口 n 增強(qiáng)型EDMA應(yīng)用舉例 l 基于DM642的多路視頻處理卡的實(shí)現(xiàn) n DM642的的視頻采集可回放的硬件連接 n DM642的的視頻采集和回放的驅(qū)動(dòng)程序流程 n DM642的和其他外設(shè)的連接方法 n BGA設(shè)計(jì)技術(shù) l 高速數(shù)字處理系統(tǒng)的電磁兼容性問(wèn)題考慮 n 模擬電源和數(shù)字電源電路 n 多層電路板設(shè)計(jì)規(guī)則 n DM642硬件設(shè)計(jì)時(shí)的注意事項(xiàng) n DM642板調(diào)試指南
]]>表1 TD-SCDMA主要參數(shù)
載波帶寬 mscbsc 移動(dòng)通信論壇擁有30萬(wàn)通信專(zhuān)業(yè)人員,超過(guò)50萬(wàn)份GSM/3G等通信技術(shù)資料,是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先專(zhuān)注于通信技術(shù)和通信人生活的社區(qū)。+R0_1V$K)J0s |
1.6MHz |
最小頻譜 移動(dòng)通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化,通信工程,出差住宿,通信企業(yè)黑名單(Z/B"T(C/h1A#H |
1.6MHz MSCBSC 移動(dòng)通信論壇%i#y2@#A)\%p$^$I,] |
雙工型式 |
TDD |
多址方式 |
TDMA,CDMA,F(xiàn)DMA |
碼塊速率 |
1.28Mc/s mscbsc 移動(dòng)通信論壇擁有30萬(wàn)通信專(zhuān)業(yè)人員,超過(guò)50萬(wàn)份GSM/3G等通信技術(shù)資料,是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先專(zhuān)注于通信技術(shù)和通信人生活的社區(qū)。9x7q R0Q(?4C!q7] |
調(diào)制 w1.mscbsc.com!i$A9z*~4E)u |
QPSK 8-PSK |
最大蜂窩范圍 |
40km |
最大音頻容量(Erl.) |
EFR:55 移動(dòng)通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化,通信工程,出差住宿,通信企業(yè)黑名單0J"\8P+`4d!`/h'G8w%u6w*n |
數(shù)據(jù)流量 w1.mscbsc.com+p'D-u5q4w)w5w9Z+k-u |
6Mb/s |
理論最大數(shù)據(jù)率/用戶 |
325kb/s/MHz/cell $o)A!?9]5P#Y |
系統(tǒng)對(duì)稱(chēng)性(DL:UP) 移動(dòng)通信,通信工程師的家園,通信人才,求職招聘,網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化,通信工程,出差住宿,通信企業(yè)黑名單2](w+?$?;M2b9r ~ |
1:6-6:1 4C4r2z#].v z:U'X*[ |
圖1 TDMA/TDD
圖2 不成對(duì)頻段與成對(duì)頻段
圖3 集成TDMA/TDD和CDMA的操作
As the ADV202/ADV212 follows the JPEG2000 (J2K) -ISO/IEC15444-1 image compression standard, it will be compatible with imaging applications that adhere to this standard. Below are links to companies that provide products and services in conjunction with JPEG2000, from software codecs to hardware and software design:
>DSP的優(yōu)勢(shì)
要了解DSP的優(yōu)勢(shì),就必須明白DSP與傳統(tǒng)微處理器在硬件基本架構(gòu)上的不同。
Von Neumann與Harvard基本架構(gòu)
所有的微處理器都是由幾個(gè)基本的模塊所組成:運(yùn)算器以完成數(shù)學(xué)運(yùn)算、存儲(chǔ)器和解碼器以完成類(lèi)比信號(hào)與數(shù)位信號(hào)間的轉(zhuǎn)換。在程序中,在每一周期必須告知微處理器要做些什么。因此微處理器必須從儲(chǔ)存程序的存儲(chǔ)體取得控制指令與一些數(shù)據(jù)而加以運(yùn)算。但是對(duì)于所有的微處理器并不是使用相同的方法,一般來(lái)說(shuō)可分成Von Neumann與Harvard二種基本架構(gòu),同時(shí)又有取其二者優(yōu)點(diǎn)而衍生出多種的混合改良架構(gòu),在增加存儲(chǔ)器與周邊裝置后,就成為能作為數(shù)字信號(hào)處理應(yīng)用的微處理控制器。
Von Neumann結(jié)構(gòu)成為電腦發(fā)展上的標(biāo)準(zhǔn)已超過(guò)40年,基本結(jié)構(gòu)是非常簡(jiǎn)潔,程序與數(shù)據(jù)二者能夠存儲(chǔ)在同一存儲(chǔ)映射空間(memory-mapped space),這種結(jié)構(gòu)的形成是基于大多數(shù)一般用途的程序要求,如x86系列。而其缺點(diǎn)是僅有一條總線來(lái)共享數(shù)據(jù)和程序地址,因此同一時(shí)間僅有一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元或是程序存儲(chǔ)單元能被進(jìn)行存取操作。
能在讀取執(zhí)行程序的同時(shí)訪問(wèn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間是有效加快數(shù)據(jù)處理的重要方法,Harvard結(jié)構(gòu)具有分離程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間,兩根總線分別處理不同的地址單元,以確保數(shù)據(jù)和程序能同時(shí)并行的存取,以增加處理速度。這種分離的總線架構(gòu)可將程序執(zhí)行分成尋址、解碼、讀取、執(zhí)行四個(gè)工作階段,每一指令必須4個(gè)指令周期才能完成,并且同一時(shí)間可以有4個(gè)指令進(jìn)入微處理器內(nèi)處理,當(dāng)在第4個(gè)指令周期后,每一指令周期就有一個(gè)指令執(zhí)行,此時(shí)程式是以最高的效率的執(zhí)行。但需要指出的是,當(dāng)執(zhí)行選擇指令如跳躍或比較指令時(shí),由于必須等到指令執(zhí)行產(chǎn)生的結(jié)果后,才知道要跳躍的位置與下一個(gè)指令,在此之前所輸入的指令會(huì)變的無(wú)效,而必須重新輸入新的指令,因此會(huì)產(chǎn)生所謂的選擇延時(shí)或選擇等待等現(xiàn)象,使得程式執(zhí)行效率大幅降低至與Von Neumann結(jié)構(gòu)差不多,所以一般當(dāng)程序需要大量的比較或跳躍語(yǔ)句的場(chǎng)合,如人機(jī)交互的介面(這是絕大多數(shù)PC機(jī)用戶的主要操作方式)等,Harvard架構(gòu)并不會(huì)比Von Neumann結(jié)構(gòu)有更好的性能。
毫無(wú)疑問(wèn),程序執(zhí)行速度的增加的同時(shí)硬件的成本也相應(yīng)的增加,分離的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間和程序存儲(chǔ)空間就需要兩個(gè)不同的數(shù)據(jù)尋址和與程序?qū)ぶ返挠布涌凇R虼四馨l(fā)現(xiàn)在價(jià)格與性能間取得折衷的方法,才算是一個(gè)較佳的解決方案, 于是產(chǎn)生了Modified Harvard架構(gòu),這種架構(gòu)僅有一個(gè)外部總線(以減少接口數(shù)),同時(shí)有程序與數(shù)據(jù)兩個(gè)內(nèi)部總線,可以減少成本并維持顧客對(duì)運(yùn)算速度的要求。
由此可見(jiàn),在個(gè)人電腦這樣需要大量的選擇跳躍語(yǔ)句進(jìn)行人機(jī)交互的處理器還是選擇Von Neumann架構(gòu)(即傳統(tǒng)的CPU 如x86、Pentium等)更加的合理,而在數(shù)字視音頻領(lǐng)域進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的傳輸處理,并不需要大量的選擇語(yǔ)句時(shí), Harvard架構(gòu)及Modified Harvard架構(gòu)就顯得更加的適合。
DSP的Modified Harvard架構(gòu)
DSP是屬于Modified Harvard架構(gòu),即它具有兩條內(nèi)部總線,一個(gè)是數(shù)據(jù)總線,一個(gè)是程序總線;而傳統(tǒng)的微處理器內(nèi)部只有一條總線供數(shù)據(jù)傳輸與程序執(zhí)行使用; 從上面我們已經(jīng)看到Modified Harvard架構(gòu)在大量數(shù)學(xué)運(yùn)算方面有著強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì),在DSP內(nèi)部具有硬件乘法器,大量的寄存器,目前最快的可在一個(gè)指令周期內(nèi)完成32bit乘32bit的指令,而傳統(tǒng)的微處理器運(yùn)算系以微代碼來(lái)執(zhí)行,遇到乘法運(yùn)算指令時(shí)就得消耗掉好幾個(gè)指令周期,加上傳統(tǒng)的微處理器中的寄存器較少,不得不經(jīng)常從外部?jī)?chǔ)存器傳輸數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行運(yùn)算,而DSP指令具備重新執(zhí)行功能,因此在數(shù)學(xué)運(yùn)算速度超越一般傳統(tǒng)的微處理器。
例如當(dāng)執(zhí)行循環(huán)控制語(yǔ)句時(shí),傳統(tǒng)的CPU會(huì)以某一暫存器當(dāng)初始循環(huán)數(shù)index,然后以比較跳躍的方式來(lái)達(dá)到循環(huán)控制的目的,此時(shí)程序會(huì)重復(fù)做比較運(yùn)算直至index為0;而DSP內(nèi)建硬體repeat count指令來(lái)直接對(duì)硬件決定下一個(gè)循環(huán)指令的執(zhí)行次數(shù),如此可大量減少程式的執(zhí)行時(shí)間。
又如在做數(shù)字信號(hào)處理時(shí)最常出現(xiàn)乘加的運(yùn)算(如ax+y),DSP針對(duì)此項(xiàng)需求而特別設(shè)計(jì)了一個(gè)硬件的MAC unit,使得在一個(gè)指令周期內(nèi)即可完成乘加的運(yùn)算,若再配合repeat指令,便可以將乘加運(yùn)算的速度大大提高。同時(shí)因?yàn)镈SP有分離的程序與數(shù)據(jù)的總線,所以一條指令能同時(shí)定址訪問(wèn)程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元,完成兩個(gè)變量的運(yùn)算。必須注意a為一維常量放在程序存儲(chǔ)單元,而X為一維變量放在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元;若系數(shù)a會(huì)隨程序運(yùn)算而變動(dòng)時(shí),DSP內(nèi)建一小塊Dual-Access RAM (DARAM)的存儲(chǔ)區(qū)域,可由程序?qū)⒋藚^(qū)域設(shè)定為程序存儲(chǔ)區(qū)域或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域,利用此存儲(chǔ)區(qū)域可完成可變系數(shù)的計(jì)算。
歸納起來(lái)DSP具備有以下的特點(diǎn):(1)內(nèi)建乘法累加器;(2)指令管線化;(3)多總線與存儲(chǔ)空間;(4)循環(huán)尋址與位重新尋址;(5)零負(fù)荷循環(huán)運(yùn)算;(6)晶片內(nèi)含存儲(chǔ)體與存儲(chǔ)體介面。
DSP在音頻領(lǐng)域的應(yīng)用
由于不存在線形放大電路非理想傳輸函數(shù)所造成的失真缺點(diǎn),運(yùn)算速度又比傳統(tǒng)微處理器快,DSP已普遍應(yīng)用于視音頻領(lǐng)域的合成、辨識(shí)與編碼;由于對(duì)硬盤(pán)存儲(chǔ)容量的要求日益提高,使得對(duì)VCM(VOICE COIL MOTOR)的定位精度的要求也越來(lái)越嚴(yán)謹(jǐn),DSP IC已成為高容量硬盤(pán)機(jī)的核心元件;DSP還廣泛應(yīng)用在DAT、DLT等磁帶機(jī)上,用以控制轉(zhuǎn)速與磁頭讀寫(xiě)位置;應(yīng)用于全球定位系統(tǒng)(GPS)的接收機(jī)之相關(guān)器(CORRELATOR)上,提供計(jì)算衛(wèi)星所發(fā)射的射頻信號(hào)至接收器距離的功能。圖象處理的離散余弦變換(DCT)應(yīng)用;電視信號(hào)的抗多經(jīng)干擾(Ghost Cancellation) 。至于對(duì)模糊失真控制(Fuzzy Control)的大量浮點(diǎn)運(yùn)算,能達(dá)到即時(shí)要求,更是得心應(yīng)手。
下面將著重介紹一下DSP在音頻信號(hào)上的各種應(yīng)用
在音頻訊號(hào)處理方面的應(yīng)用,包括如下重點(diǎn):
主動(dòng)噪聲控制
傳統(tǒng)的被動(dòng)式隔音方法,單純以隔音材料阻隔噪聲,對(duì)中、低頻噪音源產(chǎn)生的噪聲幾乎無(wú)阻隔能力,因此必須以厚重的隔音材料方能產(chǎn)生效果。主動(dòng)噪聲控制是以電子閉回路控制的方法,產(chǎn)生和原始噪聲反相的聲音,以抵消原噪聲(如圖-1)。其優(yōu)點(diǎn)在于它對(duì)于抑制低頻噪聲極為有效。其應(yīng)用上的限制在于它無(wú)法控制中高頻段的噪聲(1.5K赫茲以上)
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在通訊的各個(gè)環(huán)節(jié),都可能產(chǎn)生惱人的噪聲,其綜合的影響,便是降低通訊效率、成功率。主動(dòng)噪聲控制技術(shù)能在很多層面提高信噪比,且和傳統(tǒng)簡(jiǎn)單的濾波器相比,它能動(dòng)態(tài)地適應(yīng)各種狀況,過(guò)去濾波器所無(wú)法處理的不確定噪聲也可相當(dāng)程度地克服。
語(yǔ)音訊號(hào)處理
雖然目前許多資料已由數(shù)位編碼后,經(jīng)原有的語(yǔ)音通訊通道收發(fā)。但語(yǔ)音仍然穩(wěn)占所有通訊含量的第一位。對(duì)語(yǔ)音訊號(hào)的處理的需求,近年來(lái)呈現(xiàn)指數(shù)增長(zhǎng)。語(yǔ)音技術(shù)可分為如下四項(xiàng):語(yǔ)音增強(qiáng)(Speech Enhancement),語(yǔ)音辨識(shí)(Speech Recognition) ,語(yǔ)音編解碼(Speech Coding/Decoding),回聲抑制(Echo Suppression)。語(yǔ)音增強(qiáng)
在語(yǔ)音信號(hào)的獲取手段上,各種拾音器(麥克風(fēng))皆有其不同的頻響、方向性、穩(wěn)定性、拾取機(jī)制,多個(gè)不同特性的麥克風(fēng)組合陣列更可滿足使用者在各種頻段對(duì)訊號(hào)的多種不同要求(如圖-2),在滿足噪聲控制的任務(wù)下所取得的對(duì)電聲系統(tǒng)的有效把握,使我們能滿足各種用戶系統(tǒng)對(duì)信號(hào)拾取的要求。
圖-2
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在信號(hào)處理上,針對(duì)應(yīng)用場(chǎng)合、背景噪聲特性、語(yǔ)音清晰度對(duì)可允許的語(yǔ)音失真的相對(duì)要求等 ,我們可制定不同的方案,以滿足任務(wù)需求。例如,語(yǔ)音識(shí)別軟體對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的要求,就有別于人耳對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的要求,因此,在完成通訊時(shí),和在完成語(yǔ)音識(shí)別任務(wù)時(shí),需使用不同的程序。針對(duì)不同任務(wù)研發(fā)機(jī)構(gòu)若不能對(duì)語(yǔ)音特性具備全面的了解與把握,是無(wú)法在這上面取得真正優(yōu)化的結(jié)果。
此外,DSP技術(shù)在高速執(zhí)行單通道信號(hào)的檢波,多通道信號(hào)的對(duì)比,其速度可以做到讓使用者無(wú)法感到時(shí)間有延遲,在感覺(jué)上完全是實(shí)時(shí)工作的效果。
語(yǔ)音辨識(shí)
語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的核心,應(yīng)具有硬件要求少,自含時(shí)間矯正,和能量矯正的特點(diǎn)。目前已實(shí)際應(yīng)用的為小辭匯量(200字)系統(tǒng)的獨(dú)立語(yǔ)音識(shí)別,中辭匯量(1800字)的核心亦完成。在自動(dòng)語(yǔ)音識(shí)別的發(fā)展方向上,將集中於發(fā)展語(yǔ)音控制技術(shù),而非語(yǔ)音輸入技術(shù)。重點(diǎn)在于首次識(shí)別的準(zhǔn)確率,而非混合語(yǔ)意的輔助識(shí)別。
語(yǔ)音編、解碼
由于在DSP具有語(yǔ)音處理上的強(qiáng)大功能,因此才有可能在語(yǔ)音編碼的設(shè)計(jì)、使用上,偏重使用壓縮比較高的“編碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)”(CELP)型算法。目前使用的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)為ITU的G.723.1,這種算法廣泛使用于IP的編解碼上,具有6.3Kbps和5.3Kbps兩種傳輸率,語(yǔ)音品質(zhì)高,抗噪聲能力和計(jì)算負(fù)荷適中。可提供用戶使用於各種平臺(tái)上。同時(shí),專(zhuān)屬的2.4Kbps的語(yǔ)音編碼算法也在開(kāi)發(fā)中,預(yù)計(jì)該算法將在語(yǔ)音品質(zhì)、抗噪聲能力、語(yǔ)音壓縮比、計(jì)算負(fù)荷、計(jì)算延時(shí)上取得更好的平衡。因以硬體性能不斷的提升,會(huì)適配較大的計(jì)算量的編碼方式,根據(jù)信息論的原理,若在不降低確定的信號(hào)指標(biāo)的條件下,如果采用高的壓縮比方式則必然相對(duì)的應(yīng)用大運(yùn)算量的編解碼方式,以在高壓縮比的情況下取得較好的音頻性能。
回聲抑制
在長(zhǎng)距離通訊及活動(dòng)通訊中,經(jīng)常會(huì)被回聲所困擾。無(wú)論是線性回聲,或是音響回聲,當(dāng)延時(shí)超過(guò)0.5秒 ,都會(huì)在接收端清晰的收到。針對(duì)這兩種現(xiàn)象,各有適用的回聲抑制算法。基于DSP的算法穩(wěn)定、簡(jiǎn)潔,不但抑制響應(yīng)速度快,而且對(duì)Double Talk、Near-End-Speech及靜音狀態(tài),皆能保持降噪性能。同時(shí)因?yàn)榫性回聲時(shí)間延遲可在1毫秒到900毫秒的大范圍內(nèi)變動(dòng),同樣有基于DSP專(zhuān)屬的算法來(lái)克服這種變異性對(duì)系統(tǒng)帶來(lái)的額外負(fù)荷(在傳統(tǒng)的回聲抑制系統(tǒng)中,300毫秒的延時(shí)意味者系統(tǒng)性能價(jià)格比的急劇劣化)。而這些算法的源代碼亦能應(yīng)用在各種通訊平臺(tái)上,解決長(zhǎng)程通訊各環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的問(wèn)題。
音樂(lè)訊號(hào)處理
自從數(shù)字化的音樂(lè)規(guī)范開(kāi)始流行后,因數(shù)字信號(hào)處理所附帶的彈性因素,已在影音訊號(hào)的儲(chǔ)存 、傳送、播放上,產(chǎn)生了許多開(kāi)放規(guī)范和專(zhuān)屬規(guī)范。對(duì)使用者而言,它們帶來(lái)的效果,除了更耐久更廉價(jià)的儲(chǔ)存媒介、更多元化的接收管道外,也包括更絢麗的視聽(tīng)效果。但在終端獲得和原始影音信號(hào)源相當(dāng)?shù)挠耙粜Ч侥壳盀橹苟既匀皇前嘿F且不見(jiàn)得有效的。為了實(shí)現(xiàn)所謂的“環(huán)場(chǎng)音效”,目前已有諸如Dolby Surround、Dolby ProLogic、AC-3 、THX等各式開(kāi)放規(guī)范,也有商品化的解碼晶片。但整個(gè)環(huán)節(jié)中最弱的一環(huán),是在由揚(yáng)聲系統(tǒng)到人耳的這一段。這一段的傳遞函數(shù)因不同的聽(tīng)音者,不同的聽(tīng)音環(huán)境而隨機(jī)的改變,甚至差異極大。原始錄音工程師的心血,在這一段經(jīng)常被糟蹋無(wú)遺。而且和傳統(tǒng)音響系統(tǒng)相同,這個(gè)性能最不容易把握的環(huán)節(jié),往往也是投資昂貴的一個(gè)環(huán)節(jié)。
針對(duì)這一環(huán)節(jié),DSP提出的解決方案。是獨(dú)立于上述開(kāi)放規(guī)范之外,來(lái)建立一個(gè)近似環(huán)場(chǎng)音效系統(tǒng),在信號(hào)后期處理階段,則以更人性化的雙聲道,來(lái)模擬上述規(guī)范所要求的四加一或五加一聲道的要求,并
且以DSP動(dòng)態(tài)的 補(bǔ)償聲場(chǎng)的變異,基本上可以做到使用一個(gè)低成本基于DSP技術(shù)的系統(tǒng)去替代昂貴的非DSP的高檔系統(tǒng),完整還原原始錄音效果。(如圖-3)
DSP以其強(qiáng)大的運(yùn)算能力及優(yōu)良的性能價(jià)格比已經(jīng)成為越來(lái)越多的數(shù)字化視音頻設(shè)備的核心構(gòu)件,隨著科技的進(jìn)步,DSP技術(shù)的日益完善,相信DSP的未來(lái)就是數(shù)字化音頻領(lǐng)域的未來(lái)。
]]>圖3 位平面編碼三個(gè)通道系數(shù)編碼數(shù)量變化示意圖
通過(guò)對(duì)壓縮性能研究發(fā)現(xiàn),在壓縮比較小時(shí)本文改進(jìn)算法比標(biāo)準(zhǔn)算法的壓縮性能約低0.4db左右,在壓縮比較大時(shí)兩者的壓縮性能相一致,保留了JPEG2000優(yōu)異的壓縮性能;從編解碼時(shí)間來(lái)看,在有損壓縮編碼執(zhí)行時(shí)間上,本文所給出的改進(jìn)算法比標(biāo)準(zhǔn)算法時(shí)間縮短8%到12%,解碼時(shí)間縮短2%到5%,提高了編碼效率,達(dá)到了改進(jìn)的目的。
3 JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)中改進(jìn)算法的DSP實(shí)現(xiàn)
3.1 DSP硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)
本文使用評(píng)估板是北京聞亭公司的TDS642,板上的DSP芯片是TMX DM642,BGA548封裝,內(nèi)部工作時(shí)鐘為600M,外部總線時(shí)鐘為100M,計(jì)算能力高達(dá)4.8億指令每秒。
該平臺(tái)提供了豐富的外圍接口。板上有兩個(gè)復(fù)合視頻(PAL/NTSC/SECAMS)輸入和1個(gè)復(fù)合視頻輸出端口;立體聲輸入/出或單一麥克風(fēng)輸入端口;提供兩個(gè)UART、以太網(wǎng)接口、子板接口、PC104接口和JTAG接口[6][7]。板上還提供了4M Bytes的Flash存儲(chǔ)器,位于DM642的CE1地址空間,寬度為8bits,F(xiàn)PGA擴(kuò)展了3根地址線,把Flash分成8頁(yè),F(xiàn)lash 的第0頁(yè)的前半頁(yè)存放用戶的自啟動(dòng)程序,后半頁(yè)存放FPGA程序,第1頁(yè)尾用戶存放數(shù)據(jù)空間,第2頁(yè)至第8頁(yè)用于存放用戶程序。
3.2 核心算法的DSP實(shí)現(xiàn)
(1)算法總體框架。本文算法基于DM642EVM實(shí)現(xiàn)時(shí)主要分為兩個(gè)大的模塊(如圖4),第一部分為DWT變換模塊,它將輸入圖像數(shù)據(jù)變換為一系列的小波系數(shù);第二部分為EBCOT算法模塊,將量化后的的小波系數(shù)編碼生成壓縮碼流。硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)結(jié)構(gòu)框圖如圖5所示。
圖4 算法框架圖
圖5 算法硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)結(jié)構(gòu)框圖
(2)內(nèi)存分配。對(duì)于圖像數(shù)據(jù)的處理,往往涉及到大量的復(fù)雜的數(shù)據(jù)尋址計(jì)算,對(duì)于復(fù)雜的尋址計(jì)算,其耗費(fèi)CPU的計(jì)算量可能比實(shí)際數(shù)據(jù)操作的計(jì)算量還大。所以要加快CPU對(duì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)速度,不但要求存儲(chǔ)器本身的速度快,而且還需要一個(gè)合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)簡(jiǎn)化CPU對(duì)地址的計(jì)算。另外,DM642對(duì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)技術(shù),如Cache、EDMA和寬bit數(shù)據(jù)直接讀寫(xiě)等,都是基于存儲(chǔ)地址的連續(xù)性。基于以上考慮,本文在內(nèi)存分配及定位時(shí),依據(jù)以下大的原則:第一,在滿足精度要求的情況下,使用較短的數(shù)據(jù)類(lèi)型;第二、大的數(shù)據(jù)塊,如原始圖像、重構(gòu)圖像存儲(chǔ)在片外SDRAM;第三、關(guān)鍵數(shù)據(jù)、小的數(shù)據(jù)塊,比如運(yùn)算時(shí)的系數(shù)、系統(tǒng)堆棧、三個(gè)通道掃描都需要頻繁的訪問(wèn)數(shù)據(jù)區(qū)和上下文標(biāo)志區(qū)等,存放到片內(nèi)存儲(chǔ)器;第四、對(duì)L2級(jí)配置足夠的Cache以便CPU對(duì)數(shù)據(jù)的快速讀寫(xiě);第五、對(duì)于具有運(yùn)算相關(guān)性的數(shù)據(jù),應(yīng)在內(nèi)存中按序連續(xù)排放。當(dāng)涉及到片內(nèi)外數(shù)據(jù)塊的搬移操作時(shí),可由DM642的EDMA單元去完成,它可與CPU并行工作,不占用CPU的計(jì)算周期[8]。
(3)圖像數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)。由于本文工作主要完成針對(duì)圖像的壓縮功能,不涉及圖像采集,所以在圖像數(shù)據(jù)的輸入輸出上做了適當(dāng)?shù)奶幚怼?紤]到CCS的Simulator完全支持C/C++語(yǔ)言,因此原始圖像數(shù)據(jù)的輸入采用C語(yǔ)言中的頭文件形式,小波變換模塊,EBCOT算法模塊采用存放在PC機(jī)的數(shù)據(jù)文件形式。本文主要采用頭文件和二進(jìn)制數(shù)據(jù)文件的形式,將圖像的非文件頭部分的所有數(shù)據(jù)通過(guò)“fprintf(fp,“%3d,”,image_in [i][j])”語(yǔ)句寫(xiě)到.h文件中。
(4)DWT的實(shí)現(xiàn)。由于DM642為定點(diǎn)處理器,不適合于浮點(diǎn)運(yùn)算,所以本文選擇LeGall(5,3)整數(shù)濾波器完成JPEG2000中的小波變換。在進(jìn)行小波變換時(shí),首先定義兩個(gè)與圖像塊大小相等的存儲(chǔ)緩沖器,一個(gè)是圖像片數(shù)據(jù)的輸入緩存Buf,一個(gè)是用來(lái)臨時(shí)存放圖像片數(shù)據(jù)經(jīng)小波變換后的結(jié)果緩存TempBuf。每經(jīng)過(guò)一級(jí)小波變換,圖像片數(shù)據(jù)都要先后兩次經(jīng)過(guò)integer(5,3)的低通和高通濾波。TempBuf中保存的高通濾波數(shù)據(jù)經(jīng)integer(5,3)濾波器處理后,得到HL子帶和HH子帶的小波變換系數(shù)。最后將變換結(jié)果存放到輸入緩存Buf中。若要進(jìn)行下一級(jí)分解,只需對(duì)Buf中LL子帶進(jìn)行同樣處理
eVRU 是TES專(zhuān)為DSP引擎開(kāi)發(fā)功能強(qiáng)大的矢量渲染庫(kù),提供業(yè)界標(biāo)準(zhǔn) OpenGL ES 1.1 API。過(guò)往提供圖形功能的多媒體架構(gòu)需要專(zhuān)用的引擎或硬件模塊來(lái)執(zhí)行系統(tǒng)內(nèi)的不同功能。然而,使用MM2000架構(gòu),eVRU 采用用于視頻/音頻編碼和解碼的單一CEVA-X DSP內(nèi)核即可作為圖形渲染的引擎,不需要任何額外的加速器或?qū)S糜布?
今天,許多便攜式設(shè)備包括蜂窩手機(jī)、智能電話、便攜式媒體播放器 (PMP)、便攜式導(dǎo)航設(shè)備 (PND) 和數(shù)碼相機(jī)等,都需要高質(zhì)量的實(shí)時(shí)圖形渲染功能。CEVA經(jīng)生產(chǎn)驗(yàn)證的便攜式多媒體引擎與TES的先進(jìn)圖形庫(kù)相結(jié)合,使得MM2000客戶能夠滿足這個(gè)需求,并且大幅降低3D多媒體處理器的總體成本,以及縮短上市時(shí)間和系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)間。MM2000支持多種視頻格式,包括H.26?、MPEG-4、VC-1、RMVB、DivX、AVS 和高達(dá)D1分辨率的H.263,在音頻/視頻以及2D/3D支持方面,為設(shè)計(jì)人員帶來(lái)了全面的靈活性以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的差異化。
TES 設(shè)計(jì)服務(wù)及技術(shù)副總裁 Juergen Zeller 稱(chēng):“現(xiàn)在,用戶要求其便攜設(shè)備具有前所未有更精密及更豐富的用戶界面和功能。因此,3D圖形處理能力經(jīng)已成為面向手持式設(shè)備市場(chǎng)的多媒體引擎的首要條件。TES很高興與CEVA合作,使用其eVRU技術(shù),讓用戶輕易將先進(jìn)的3D圖形功能集成于多媒體處理器IC中,無(wú)需任何額外的硬件加速器。”
CEVA企業(yè)市場(chǎng)拓展副總裁Eran Briman稱(chēng):“與TES結(jié)成合作伙伴關(guān)系,是我們以‘全軟件式’架構(gòu)實(shí)現(xiàn)多媒體的又一個(gè)重要例證。除了2D/3D圖形軟件外,我們可讓客戶挑選任何數(shù)量的多媒體編解碼器,在基于MM2000的設(shè)計(jì)上運(yùn)行。能夠利用處于MM2000核心DSP引擎的能力,再加上蜂窩基帶、GPS、DVB-H和藍(lán)牙等附加功能,我們的解決方案現(xiàn)可提高融合和差異化能力的行業(yè)標(biāo)桿。”
CEVA MM2000便攜式多媒體處理器解決方案圍繞單個(gè)CEVA-X DSP內(nèi)核而設(shè)計(jì),無(wú)需任何加速器或?qū)S靡鎭?lái)進(jìn)行視頻及音頻處理,且具有先進(jìn)的開(kāi)發(fā)工具套件支持。這兩大優(yōu)勢(shì)可以顯著簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)流程,將多媒體產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)時(shí)間縮至最短。此外,作為MM2000核心的通用開(kāi)放式CEVA-X DSP讓設(shè)計(jì)人員能夠在同一個(gè)解決方案中,集成除視頻以外的額外功能,例如音頻、語(yǔ)音、藍(lán)牙、GPS、圖像增強(qiáng)、蜂窩基帶功能或任何需要信號(hào)處理能力的專(zhuān)有算法,都能利用DSP內(nèi)核引擎,從而降低具視頻功能產(chǎn)品的成本并增強(qiáng)其差異性。
關(guān)于TES Electronic Solutions公司
TES Electronic Solutions公司是致力于為眾多技術(shù)和服務(wù)行業(yè)提供創(chuàng)新定制解決方案的全球電子服務(wù)企業(yè)。TES的解決方案包括集成電路、軟件、硬件和系統(tǒng)。該公司通過(guò)其17個(gè)設(shè)計(jì)和制造據(jù)點(diǎn),為世界各地的藍(lán)籌公司提供解決方案。TES擁有提供咨詢(xún)和IP授權(quán)的專(zhuān)有知識(shí)和資源,并且專(zhuān)注于通訊 (DECT 和 UWB)、位置及導(dǎo)航技術(shù)。TES的“創(chuàng)制設(shè)計(jì)和制造”(CDM) 解決方案為客戶提供系統(tǒng)或子系統(tǒng),能夠改善客戶的現(xiàn)有運(yùn)作,或者讓客戶以最快的速度掌握市場(chǎng)機(jī)遇。TES總部位于法國(guó)西北部Langon-sur-Vilaine,擁有900名員工,其中500名為設(shè)計(jì)工程師。該公司擁有15個(gè)設(shè)計(jì)中心和項(xiàng)目辦事處,分別位于美國(guó)硅谷;英國(guó)愛(ài)丁堡;法國(guó)巴黎、雷恩、格勒諾布爾、尼斯;德國(guó)斯圖加特、杜塞爾多夫、漢堡、柏林、紐倫堡、慕尼黑;印度班加羅爾和日本東京。兩個(gè)工廠則位于法國(guó)雷恩和馬來(lái)西亞檳城。
關(guān)于CEVA
CEVA 公司總部位于美國(guó)加利福尼亞州圣何塞,是專(zhuān)業(yè)向移動(dòng)手機(jī)、消費(fèi)電子和存儲(chǔ)市場(chǎng)提供硅知識(shí)產(chǎn)權(quán) (SIP) DSP內(nèi)核和平臺(tái)解決方案的領(lǐng)先授權(quán)廠商。CEVA的IP系列包括面向多媒體、音頻、分組語(yǔ)音 (VoP) 、藍(lán)牙 (Bluetooth) 和串行 ATA (SATA) 的廣泛全面的平臺(tái)解決方案,以及各式各樣的可編程 DSP 內(nèi)核和針對(duì)多個(gè)市場(chǎng)的不同性?xún)r(jià)比子系統(tǒng)。2007年,CEVA 的 IP 在2.25億個(gè)系統(tǒng)設(shè)備上使用。
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ADmC812和TMS320F206簡(jiǎn)介
ADmC812微轉(zhuǎn)換芯片
ADmC812是具有16位計(jì)數(shù)/定時(shí)和32條可編程I/O接口的8051/8052微控制器,內(nèi)置一個(gè)8通道、5ms轉(zhuǎn)換時(shí)間、精度自校正、12位逐次逼近的ADC;2個(gè)12位DAC,10.5KB的閃存EEPROM,256字節(jié)的SRAM。還包括一些重要功能模塊,如看門(mén)狗定時(shí)器和電源監(jiān)控器,ADC與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器之間的DMA方式,存儲(chǔ)保護(hù)功能,一個(gè)通用異步串行收發(fā)器(UART)、SPI和I2C總線接口。
ADmC812內(nèi)豐富的外設(shè),使它不需要外部總線擴(kuò)展就可以組成一個(gè)完整數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),有很高的性?xún)r(jià)比。更值得注意的是在ADmC812內(nèi)集成了8路12位高精度、自校準(zhǔn)4ppm/℃的ADC電路。而且,當(dāng)工作條件(如時(shí)鐘頻率、模擬輸入范圍、基準(zhǔn)電壓或電源電壓)發(fā)生變化時(shí),為了得到高精度的ADC結(jié)果,可以用軟件對(duì)ADmC812內(nèi)4個(gè)用于校正的特殊功能的寄存器設(shè)置,達(dá)到進(jìn)一步校正ADC的目的。ADmC812通過(guò)設(shè)置ADCON1~3 三個(gè)特殊功能寄存器,可以使ADC工作于3種不同的模式,實(shí)現(xiàn)單次轉(zhuǎn)換、連續(xù)轉(zhuǎn)換和DMA模式的A/D轉(zhuǎn)換,可以根據(jù)具體的需要選擇,在DMA模式下,允許ADC在每次設(shè)置寄存器ADCCON1~3后連續(xù)采樣,并將結(jié)果寫(xiě)入外部RAM中。這種自動(dòng)捕獲功能大大地方便了主從處理器之間的數(shù)據(jù)交換。
數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F206
TMS320F206(以下簡(jiǎn)稱(chēng)F206)是TI公司生產(chǎn)的TMS320C2000系列DSP之一。是繼C2X和C5X之后推出的低價(jià)格高性能的16位定點(diǎn)DSP,由于它采用了改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu),具有分離的程序總線和數(shù)據(jù)總線,采用四級(jí)流水線作業(yè),其運(yùn)行速度可達(dá)40MIPS,具有高速運(yùn)行的特點(diǎn)。同時(shí)提供豐富的指令集,增強(qiáng)的模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),使它通用化得以提高,應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬,現(xiàn)已成為高檔單片機(jī)的理想替代品。F206片內(nèi)有32K的閃速存儲(chǔ)器,用戶通過(guò)F206自帶的、符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)1149.1的JTAG接口,可以對(duì)程序進(jìn)行仿真與調(diào)試,并將程序代碼燒錄到片內(nèi),極大地方便了用戶的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與程序調(diào)試。
TMS320F206提供直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)(DMA)功能,通過(guò)使用HOLD操作允許對(duì)外部程序、數(shù)據(jù)以及I/O空間進(jìn)行直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)。該過(guò)程是由、兩個(gè)信號(hào)控制。外部設(shè)備可以把引腳驅(qū)動(dòng)到低電平,從而請(qǐng)求對(duì)外部總線的控制。如果中斷線被允許,那么將觸發(fā)中斷。F206在相應(yīng)中斷時(shí),軟件邏輯可以使處理器發(fā)出應(yīng)答信號(hào),表示它將放棄對(duì)外部總線的控制。根據(jù),外部地址信號(hào)(A15~A0)、數(shù)據(jù)信號(hào)(D15~D0)以及存儲(chǔ)器控制信號(hào)(、、、、、、)被置為高阻狀態(tài),實(shí)現(xiàn)DMA功能。
系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示,存貯器62256作為DSP的全局?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器,同時(shí)又是ADmC812的外部存儲(chǔ)器,兩控制器分別通過(guò)總線和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器62256相連,實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器共享。為了保證兩控制器能分別獨(dú)立地工作。在ADmC812和62256之間插入了4片74HC245進(jìn)行總線隔離。這樣,在ADmC812的控制下,每一時(shí)刻只有一個(gè)控制器訪問(wèn)62256。圖中62256作為ADmC812的外部存儲(chǔ)器,A15為片選信號(hào),地址范圍為8000H~FFFFH;作為F206的全局?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器,用作片選線,使用高端32K字地址范圍(8000H~FFFFH)。兩片選信號(hào)經(jīng)一與非門(mén)和62256的片選線CS2相連,實(shí)現(xiàn)片選信號(hào)的隔離。
ADmC812通過(guò)P1.0、P3.2(INT0)分別和DSP的、XF腳相連,由P1.0向DSP申請(qǐng)總線控制,在DSP響應(yīng)ADmC812的請(qǐng)求后,DSP的CPU被掛起,并出讓外部總線。ADmC812通過(guò)A15打開(kāi)總線驅(qū)動(dòng)器,并經(jīng)與非門(mén)后選中62256,獲得62256的控制權(quán),實(shí)現(xiàn)對(duì)62256的讀寫(xiě)操作。而F206也可以通過(guò)向ADmC812請(qǐng)求中斷,ADmC812在響應(yīng)中斷INT0后,進(jìn)行相關(guān)事務(wù)的處理。另一方面,ADmC812通過(guò)讀引腳的電平,可以確認(rèn)F206是否被掛起;而通過(guò)對(duì)腳的控制,實(shí)現(xiàn)F206程序的分支轉(zhuǎn)移,增加系統(tǒng)的靈活性。
整個(gè)系統(tǒng)分為事務(wù)性模塊和數(shù)據(jù)處理模塊,ADmC812控制事務(wù)模塊,進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集、LED顯示、開(kāi)關(guān)量的輸入輸出,模擬量的輸出及串行通信等功能。F206控制數(shù)據(jù)處理模塊,主要進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理,完成復(fù)雜的算法。另外,也可以根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果直接處理一些重要的出口控制功能,以彌補(bǔ)ADmC812 I/O端口的不足,加快系統(tǒng)的反應(yīng)速度。兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的功能模塊通過(guò)62256進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
由于系統(tǒng)的兩個(gè)模塊在功能上相對(duì)獨(dú)立,相應(yīng)的軟件也包括兩個(gè)主要模塊,ADmC812在程序加載完成后,就進(jìn)入程序正常運(yùn)行。系統(tǒng)初始化后,首先通過(guò)P1.0向F206請(qǐng)求DMA操作,且得到響應(yīng)后,ADmC812獲得62256控制權(quán)。這時(shí),通過(guò)配置3個(gè)特殊功能寄存器ADCCON1~3,可以使ADmC812工作在不同的模式下。其中在DMA模式下,ADC可以連續(xù)轉(zhuǎn)換,并把采樣值捕獲到外部RAM空間而不需要來(lái)自微處理器的任何干預(yù),由中斷位ADCCON2.7表示DMA轉(zhuǎn)換結(jié)束。在A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束且采樣點(diǎn)達(dá)到預(yù)定的數(shù)量后,ADmC812就通過(guò)ADC中斷,放棄對(duì)62256的控制并通知DSP進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。而后ADmC812進(jìn)入顯示、鍵功能、I/O操作、串口通信等事務(wù)性的工作。
F206在接收到ADmC812的DMA請(qǐng)求后,進(jìn)入到等待狀態(tài),并放棄對(duì)外部總線的控制權(quán)。62256通過(guò)ADmC812獲得采樣數(shù)據(jù),當(dāng)采樣結(jié)束后,DSP從等待狀態(tài)返回到正常運(yùn)行狀態(tài)并獲得總線的控制權(quán),進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,將運(yùn)算結(jié)果放回62256。F206的DMA操作過(guò)程是:F206引腳/上獲得一個(gè)有效的下降沿,當(dāng)CPU轉(zhuǎn)移到0002H地址單元,CPU從0002H地址單元提取中斷矢量并進(jìn)入中斷服務(wù)程序,在對(duì)MODE=0進(jìn)行成功的測(cè)試后,該中斷服務(wù)程序就執(zhí)行一個(gè)IDLE指令,使F206進(jìn)入到等待狀態(tài)。當(dāng)檢測(cè)到/腳上的一個(gè)上升沿后,CPU退出IDLE狀態(tài),并使外部總線返回其正常狀態(tài),執(zhí)行數(shù)據(jù)處理程序。
軟件使用C語(yǔ)言設(shè)計(jì),分別在兩個(gè)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)上進(jìn)行程序設(shè)計(jì)和調(diào)試。利用ADI公司提供的軟件開(kāi)發(fā)工具,能夠快速高效地完成ADmC812應(yīng)用程序的設(shè)計(jì),并通過(guò)ADmC812的通用串行口在線調(diào)試和代碼下載。F206用聞亭公司提供的TDS-510開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。最后將ADmC812和F206進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試,完成整個(gè)軟件的開(kāi)發(fā)。
結(jié)語(yǔ)
以上設(shè)計(jì)方案,適合于采集數(shù)據(jù)量大、算法復(fù)雜、有一定實(shí)時(shí)要求的應(yīng)用領(lǐng)域。由于雙CPU系統(tǒng)無(wú)需額外的附加雙口RAM、FIFO及復(fù)雜的控制電路,降低了成本,簡(jiǎn)化了電路,也擴(kuò)展了ADmC812的應(yīng)用范圍。
Apollo-1多媒體處理器瞄準(zhǔn)便攜式媒體播放器 (PMP)、移動(dòng)電視、智能手機(jī)、數(shù)字相框、網(wǎng)上數(shù)字廣播、視頻電話、車(chē)載娛樂(lè)和個(gè)人導(dǎo)航設(shè)備,充分發(fā)揮MM2000 核心的高功效 CEVA-X DSP 內(nèi)核的優(yōu)勢(shì),可處理多標(biāo)準(zhǔn)的視頻解碼和編碼功能。與為每一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)采用一個(gè)CPU結(jié)合硬件多媒體加速器的傳統(tǒng)架構(gòu)相比,MM2000可為多媒體加速提供全面的靈活性和出色的性能。四川虹微是第三家開(kāi)始付運(yùn)基于 CEVA技術(shù)的多媒體處理器之MM2000 獲授權(quán)企業(yè)。
Panovasic 將繼續(xù)開(kāi)發(fā) Apollo 系列處理器的新版本,并充分利用MM2000 豐富的多媒體功能,以滿足大范圍便攜式應(yīng)用的需求。MM2000的完全可編程架構(gòu)允許 Apollo 處理器支持多種視頻標(biāo)準(zhǔn),包括 H.264、MPEG-4、VC-1、以及高達(dá)D1分辨率 (720x576/30fps)。對(duì)于Apollo 產(chǎn)品未來(lái)的更新?lián)Q代,虹微公司能夠在現(xiàn)有的MM2000引擎上加入其他視頻和音頻編解碼器,而無(wú)需進(jìn)一步修改硬件。
虹微公司技術(shù)部部長(zhǎng)陳勇稱(chēng):“CEVA公司的MM2000便攜式多媒體解決方案為我們提供了靈活的完全可編程引擎,以軟件形式開(kāi)發(fā)視頻編解碼器,省去任何硬件多媒體加速器。我們的Apollo-1處理器充分利用這一性能和靈活性,支持多種視頻標(biāo)準(zhǔn),這種需求對(duì)現(xiàn)今的 PMP和“始終連接”的便攜式多媒體設(shè)備是至關(guān)重要的。”
CEVA 企業(yè)市場(chǎng)拓展副總裁 Eran Briman 稱(chēng):“我們很高興與四川虹微合作,幫助他們使用基于CEVA技術(shù)的 Apollo-1系列處理器進(jìn)入便攜式媒體處理器領(lǐng)域。四川虹微利用CEVA基于DSP解決方案的固有優(yōu)勢(shì),滿足其多媒體處理需求,并支持廣泛的視頻標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)采用這種多標(biāo)準(zhǔn)“全軟件式”多媒體方法,虹微公司能夠以單一處理器滿足多個(gè)終端市場(chǎng)的需求,從而降低不同產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)成本。”
CEVA MM2000 便攜式多媒體處理器的解決方案是圍繞單個(gè)CEVA-X DSP 內(nèi)核而設(shè)計(jì)的,不但無(wú)需任何加速器或?qū)S靡鎭?lái)進(jìn)行視頻及音頻處理,而且還具有先進(jìn)的開(kāi)發(fā)工具套件支持。這兩大優(yōu)勢(shì)可以顯著簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)流程,將多媒體產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)時(shí)間縮至最短。此外,作為 MM2000 核心的通用開(kāi)放式CEVA-X DSP可讓設(shè)計(jì)人員在同一個(gè)解決方案中,集成視頻以外的額外功能。例如,音頻、語(yǔ)音、藍(lán)牙、GPS、圖像增強(qiáng)、蜂窩基帶功能或任何需要信號(hào)處理能力的專(zhuān)有算法,現(xiàn)在都能夠利用DSP內(nèi)核引擎,來(lái)降低具多媒體功能產(chǎn)品的成本,并突出其差異性。
]]>1 CCSLink及ETTIC2000概述
Matlab具有強(qiáng)大的分析、計(jì)算和可視化功能,但處理速度慢;DSP具有快速的信號(hào)處理能力,但是其CCS的編譯環(huán)境中數(shù)據(jù)可編輯和分析能力不如Matlab;而MathWorks公司和TI公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的Matlab Linkfor CCS Development Tools(CCSLink)和EmbeddedTarget for the TI TMS320C2000 DSP Platform(ETTIC2000),CCSLink提供了Matlab和CCS的接口,能把Matlab和TI CCS及目標(biāo)DSP連接起來(lái)。利用此工具可以像操作Matlab變量一樣來(lái)操作TI DSP的存儲(chǔ)器或寄存器。CCSLink支持CCS能夠識(shí)別的任何目標(biāo)板(C200,C5000,C600),此工具用于DSP程序的調(diào)試過(guò)程。而CCSLink與ETTIC2000的配合使用,可直接由Matlab的Simulink模型生成TIC2000DSP的可執(zhí)行代碼,能在集成、統(tǒng)一的Matlab環(huán)境下完成DSP的整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程。
2 CCSLink環(huán)境下的DSP調(diào)試
CCSLink向用戶提供了3個(gè)組件內(nèi)容,如圖1所示。
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2.1 CCSLink的接口對(duì)象
2.1.1 CCS IDE的連接對(duì)象
該對(duì)象支持TI的C2000/5000/6000系列DSP,利用此對(duì)象可創(chuàng)建CCS IDE和Matlab的連接。用戶可以編寫(xiě)用于DSP程序的Matlab語(yǔ)言批處理腳本,從Matlab的命令窗中直接運(yùn)行CCS IDE中的應(yīng)用程序,向硬件DSP的存儲(chǔ)器或寄存器發(fā)送或取出數(shù)據(jù),檢查DSP的狀態(tài),停止或啟動(dòng)程序在DSP中的運(yùn)行。
2.1.2 與RTDX的連接對(duì)象
該對(duì)象提供Matlab和硬件DSP之間的實(shí)時(shí)通信通道。它允許用戶在主機(jī)和目標(biāo)板之間進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換而不用考慮目標(biāo)程序的運(yùn)行。RTDX連接對(duì)象實(shí)際上是CCS連接對(duì)象的一個(gè)子類(lèi),在創(chuàng)建CCS連接對(duì)象的同時(shí)創(chuàng)建RTDX連接對(duì)象,它們不能分別創(chuàng)建。
2.1.3 嵌入式對(duì)象
在Matlab環(huán)境中創(chuàng)建一個(gè)可以代表嵌入在目標(biāo)C程序中的變量的對(duì)象。利用嵌入式對(duì)象可直接訪問(wèn)嵌入在目標(biāo)DSP的存儲(chǔ)器和寄存器中的變量,即把目標(biāo)C程序中的變量作為Matlab的一個(gè)變量來(lái)對(duì)待,并把編輯后的信息反返回到DSP程序中。所有這些操作均在Matlab環(huán)境下完成。
2.2 CCS IDE連接對(duì)象應(yīng)用
CCS IDE連接對(duì)象提供Matlab與CCS IDE和目標(biāo)DSP的連接,利用此連接可以在Matlab環(huán)境中控制和操作DSP中的應(yīng)用程序;利用Matlab中強(qiáng)大的計(jì)算、分析和可視化工具來(lái)分析和對(duì)比目標(biāo)程序運(yùn)行過(guò)程中的結(jié)果;而嵌入式對(duì)象則提供Matlab對(duì)DSP內(nèi)存中的變量進(jìn)行實(shí)時(shí)訪問(wèn)和控制,這樣大大縮短嵌入式應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)調(diào)試周期。本文以運(yùn)行具體程序說(shuō)明調(diào)試過(guò)程。源程序PWM.pjt保存在Matlab根目錄下的project文件下。
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從上述程序可知,在Matlab環(huán)境下可以完成對(duì)CCS工程文件的調(diào)入、編譯,生成可執(zhí)行文件并將其加載到DSP目標(biāo)板。并且可以通過(guò)相應(yīng)的連接對(duì)象和嵌入式對(duì)象操作函數(shù),實(shí)現(xiàn)在DSP硬件不停止執(zhí)行程序的情況下對(duì)DSP的C語(yǔ)言程序中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)變量的讀寫(xiě)修改。
3 ETTIC2000環(huán)境下的直接代碼生成
由第2節(jié)中可知,CCSLink為T(mén)I DSP實(shí)時(shí)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的調(diào)試和測(cè)試階段提供了強(qiáng)大的支持,而ETTIC2000則為T(mén)I C2000 DSP實(shí)時(shí)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的整個(gè)過(guò)程(概念設(shè)計(jì)、算法仿真、源代碼編寫(xiě)、目標(biāo)代碼生成、調(diào)試和測(cè)試)都提供了支持。利用ETTIC2000能夠從Sireulink模型自動(dòng)生成TI(22000 DSP的可執(zhí)行代碼,并且為T(mén)I LF2407 EVM目標(biāo)板上的I/O設(shè)備提供驅(qū)動(dòng)代碼,使得MINULINK模型可以直接在LF2407EVM板上進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)試,從而在Simulink統(tǒng)一環(huán)境下就可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)硬件在線仿真。
3.1 ETTIC2000應(yīng)用開(kāi)發(fā)過(guò)程
應(yīng)用ETTIC2000開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)DSP處理的過(guò)翟如下:
(1)概念構(gòu)思和DSP處理算法設(shè)計(jì);
(2)在Simulink環(huán)境下,利用DSP BLOCKSET,F(xiàn)IXED-POINT BLOCKSET,C2000 DSPLIB和Simulink等庫(kù)中的模塊構(gòu)建算法模型,并在Simulink環(huán)境下進(jìn)行仿真;
(3)如果Simulink仿真效果滿意,就可以在模型中加入需要的LF2407 EVM目標(biāo)板上的I/O模塊;
(4)設(shè)置REAL-TIME WORKSHOP中的編譯鏈接(BUILD)選項(xiàng);
(5)利用CCS中的調(diào)試工具、CCSLink或RTDX來(lái)調(diào)試目標(biāo)DSP中的程序;
REAL-TIME WORKSHOP能夠從Simulink模型中自動(dòng)產(chǎn)生C代碼并且插入ADC和DAC模塊指定的I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。再通過(guò)REAL-TIME WORKSHOP面板上的BUILD按鈕,REAL-TIME WORKSHOP會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生實(shí)時(shí)可執(zhí)行代碼。
3.2 建立Simulink模型
由前述連接對(duì)象可知,系統(tǒng)已經(jīng)正確安裝了TIC2000系列DSP目標(biāo)板。在Matlab命令窗口輸入:C2000LIB,打開(kāi)TIC2000的Simulink模塊庫(kù),其模型庫(kù)組成如圖2所示。本系統(tǒng)采用2407目標(biāo)板,因此只用到C2000 Target Preferences和C2400 DSP ChipSupport等模塊。本文以脈寬調(diào)制中A/D采樣控制為例,其建立的Simulink模型如圖3所示。
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3.3 REAL-TIME WORKSHOP選項(xiàng)設(shè)置
建立好Simulink模型后,設(shè)置其屬性,生成CCS可執(zhí)行的工程文件。
在Simulink模型窗口選擇Simulation下拉菜單中選擇Configuration Parameters,彈出如圖4所示對(duì)話框。在屬性對(duì)話框中單擊Real-Time Workshop選項(xiàng)卡,在Category欄中選中Target configuration修改System target file和Template make file文件名。其他選擇默認(rèn)值,單擊Generate Code,就可以將Simulink模型自動(dòng)生成CCS IDE的工程文件,并自動(dòng)調(diào)入CCSIDE中,則該工程文件就可以在CCS IDE中編譯下載運(yùn)行。其生成的工程文件在CCS IDE環(huán)境下的載人情況如圖5所示。
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在直接代碼生成時(shí),Matlab命令窗口返回信息如下:
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至此,代碼生成并在CCS IDE中編譯完畢。
4 結(jié) 語(yǔ)
本文基于Matlab環(huán)境對(duì)DSP的實(shí)時(shí)調(diào)試及直接代碼生成過(guò)程做了詳細(xì)的闡述,并結(jié)合實(shí)例給予演示。實(shí)驗(yàn)證明,應(yīng)用Matlab對(duì)DSP進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)試和代碼生成,有效地改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。Matlab的易于操作性有助于在設(shè)計(jì)早期發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并進(jìn)行實(shí)時(shí)更改。而CCSLINK與ETTIC2000的結(jié)合,使得在集成、統(tǒng)一的Matlab環(huán)境下完成DSP開(kāi)發(fā)的整個(gè)過(guò)程.
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