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基于TMS320C32的嵌入式RTOS視頻網絡檢測系統
摘要：介紹了基于DSP芯片TMS320C32圖像處理平臺的網絡測試系統，給出了使用專用視頻輸入處理芯片SAA711和CPLD實現高速連續視頻幀采集的設計思路。同時給出了該系統在嵌入式系統中基于PPP協議的Internet的連接方法。在遠程測控系統中，嵌入式系統由于其穩定性和實時性優于傳統平臺而得到迅速發展。本文提出了一種以ＤＳＰ芯片和ＶｘＷｏｒｋｓ為操作系統的新型嵌入式系統設計方法。
１ 測試系統工作原理
圖１所示的測試系統的主要任務是采用ＤＳＰ芯片處理通過攝像頭拍攝并經過Ａ／Ｄ轉換的圖像。整個系統由視頻解碼器、ＤＳＰ和ＰＣＩ總線專用芯片組成。系統通過ＰＣＩ總線同通信平臺交換數據，同時通過網絡進行檢測控制，圖１所示是其系統框圖。
２ 關鍵設計及器件選擇
本系統設計的關鍵是視頻處理卡的設計，一般的視頻檢測卡功能有限，不能滿足本項目的需求，為此，筆者自行設計了一塊視頻檢測卡。其結構框圖如圖２所示。
２．１ ＴＭＳ３２０Ｃ３２的功能特點
本測試系統中的ＤＳＰ芯片選用Ｔ Ｉ公司的Ｔ Ｍ Ｓ ３ ２ ０ Ｃ ３ ｘ系列產品，該器件的工作頻率為４０ＭＨｚ；采用哈佛總線結構。并且擁有獨特的指令系統和硬件乘加運算；外帶２５６ｋ×３２Ｂｉｔ的ＦＬＡＳＨ、２ｋ×８Ｂｉｔ的ＮＶＲＡＭ和２５６ｋ×３２Ｂｉｔ的ＳＲＡＭ。該芯片是在ＴＭＳ３２０Ｃ３０的基礎上簡化而來的，含有ＴＭＳ３２０Ｃ３０的ＣＰＵ內核。
ＴＭＳ３２０Ｃ３２的主要功能如下：
●帶有程序引導功能；
●串行接口傳輸和存儲器均可支持８、１６、３２位的數據；
●可產生邊沿中斷和電平中斷；
●可由用戶編程設定中斷向量表地址；
● 具有空等待和低功耗兩種電源管理方式；
●具有兩個ＤＭＡ通道；
●功能強大的外部存儲器接口既可以滿足視頻解碼接口８位數據的要求，又可以實現ＰＣＩ接口３２位數據的高速數據傳輸；
●靈活的程序加載可實現在系統編程；
一般情況下，Ｓ５９３３和ＤＳＰ之間的硬件連接就是利用ＤＳＰ的讀寫信號Ｒ／ Ｗ、地址選通控制信號ＩＯＳＴＲＢ、外部設備就緒信號ＲＤＹ和部分地址信號以及Ｓ５９３３的ＦＩＦＯ狀態信號ＷＲＦＵＬＬ來進行簡單的時序和邏輯組合，從而生成對Ｓ５９３３外加總線接口的讀寫控制信號。
２．２ 其它器件的選擇
本系統中的ＣＰＬＤ芯片選用ＡＬＴＥＲＡ公司的ＥＰＭ９３２０ＲＣ２０８。兩組幀存儲器Ａ和Ｂ采用ＣＹＰＲＥＳＳ公司生產的兩塊ＣＹ７Ｃ１０４９芯片，該芯片的容量為５１２ｋ×８ｂｉｔ，存取時間不超過１５ｎｓ，能滿足圖像實時采集要求。通過ＣＰＬＤ內部的一個乒乓開關控制模塊可自動完成幀間讀寫兩個通道接口的切換。而ＤＳＰ和ＳＡＡ７１１３之間的所有控制信號接口邏輯和時序轉換都由ＣＰＬＤ來完成，并可編程修改，因而提高了系統的使用靈活性和可靠性。圖３所示是ＥＰＭ９３２０ＲＣ２０８與ＣＹ７Ｃ１０４９的接口控制邏輯框圖。
ＰＣＩ總線專用接口芯片Ｓ５９３３是一種功能強大且使用靈活的ＰＣＩ總線控制器專用芯片，該芯片符合ＰＣＩ局部總線規范２．１版本，它既可作為ＰＣＩ總線目標設備來實現基本的傳送；也可作為ＰＣＩ總線主控設備訪問其它ＰＣＩ總線設備。Ｓ５９３３的峰值傳送速率為１３２Ｍｂｐｓ?３２位ＰＣＩ數據線?。該器件提供有３個物理總線接口：ＰＣＩ總線接口、外加總線接口（ＡＤＤ－ＯＮ ＢＵＳ）以及可選的ＮＶ存儲器接口。
ＳＡＡ７１１３的作用是實現模擬圖像的Ａ／Ｄ轉換。ＤＳＰ與ＳＡＡ７１１３之間的硬件接口的控制邏輯包括兩個子模塊：幀圖像寫入控制器和乒乓開關，這兩種功能可由一塊ＣＰＬＤ來完成。
在視頻卡設計中，電源模塊的設計也非常關鍵，它直接影響著視頻卡的最后實現和穩定運行。
本監控系統采用ＴＩ公司的ＴＰＳ３３０７－３３Ｄ來作為電源檢測ＩＣ。該器件的Ｒｅｓｅｔ有效電源復位電壓值定義為ＶＤＤ＝１．１Ｖ。ＴＰＳ３３０７－３３Ｄ可同時監視兩種獨立電壓，還可控制另外一種電壓，這種電壓可以獨立調整并在內部與復位邏輯電路相連。
３ 通信平臺的嵌入式系統設計
本設計的軟件系統包括底層軟件和系統軟件兩部分，其中底層軟件主要是ＤＳＰ圖像處理算法以及啟動等運行程序，這些程序可在ＣＣＳ環境下由Ｃ語言編寫并進行匯編優化，ＣＣＳ是ＴＩ公司發布的ＤＳＰ軟件運行環境；
在系統軟件方面，基于ＰＣＩ總線的圖像處理系統所面臨的難點頗多，其中難度最大的是ＰＣＩ驅動問題。
３．１ 系統軟件的設計
系統軟件可以選用以ＶｘＷｏｒｋｓ為操作系統的嵌入式設計方法。
ＶｘＷｏｒｋｓ操作系統的集成環境叫Ｔｏｒｎａｄｏ。Ｔｏｒ-ｎａｄｏ集成環境是一個高效明晰的圖形化實時應用開發平臺，它包括一套完整的、面向嵌入式系統的開發和調測工具。ＶｘＷｏｒｋｓ的優點如下：
（１）具有較好的可裁減性；
（２）支持應用程序的動態鏈接和動態下載；
（３）具有較好的兼容性；
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