基于VW2005的MPEG-4音視頻壓縮卡設計1

       由于MPEG-4標準具有出色的壓縮速率和良好的圖像效果，目前無論是壓縮電影、視頻電話，還是數碼攝像機、數碼相機，都將MPEG-4作為首選的視頻壓縮標準。

       本文設計的壓縮卡基于MPEG-4音視頻編碼技術，具有USB2.0接口，支持熱插拔，在實現上采用硬壓縮，所用壓縮芯片為Vweb公司的VW2005。

       硬件設計

       VW2005芯片的主要特點

       VW2005是Vweb公司開發的實時MPEG-4音視頻編碼芯片。該芯片將未壓縮的ITU-R.BT.656數字視頻信號壓縮為MPEG-1/2/4或H.263視頻格式，將兩路獨立通道的I2S數字音頻信號壓縮為MPEG-1/2、MP3、AAC或AC3音頻格式。該芯片既可以輸出用于網絡領域的傳輸流(TS)，也可以輸出用于存儲的程序流(PS)。

       該芯片具有以下主要特點：

       1. 片內集成2個信號處理/控制單元，包括一個嵌入式處理器RISC/DSP(內部擴展一個音頻編碼DSP)，用于總體控制VW2005、音頻編碼及A/V多路復用，還有一個視頻編碼器。

       2. 具有2個數據輸出端：壓縮數據輸出端(CDO)和主機/PCI輸出端，但同一時刻只能使用其中一個。

       3. 主機/PCI接口用于與外部處理器、存儲器及其它設備的連接，有三種工作模式：16位Motorola模式、16位Intel模式和PCI目標機模式，可由上電/復位來選擇。

       4. 外部ROM用于存儲引導程序及內部寄存器的初始值，可由內部RISC處理器和外部主機處理器使用。

       5. 提供了與Philips公司的I2C接口功能類似的內部設備通信接口(ICI)，方便對外圍設備的控制。提供了12個通用I/O口(GPIO)，可以用作普通I/O口或配置成特殊功能的接口。

       壓縮卡硬件設計原理

       壓縮卡的原理框圖如圖1所示。SAA7113完成系統前端數字圖像的采集，與VW2005可以直接無縫連接，無需其它邏輯電路。SAA7113是一個9位可編程視頻解碼芯片，片外只需提供一個24.576MHz的晶振，片內時鐘產生器自動產生內部電路所需的工作頻率。SAA7113在CY7C68013的I2C總線的時序控制下，將采集到的ITU656 YUV4:2:2格式(8位)的數字圖像數據以27MB/s的速率通過片外數據總線VPO0~VPO7傳輸到VW2005，完成數字圖像的MPEG-4編碼。

圖1  壓縮卡原理框圖

       AK5355完成系統前端音頻信號的采集，與VW2005可以實現無縫連接，無需其它邏輯電路。AK5355是用于數字音頻系統的雙聲道單片品型16位ADC，信噪比為91dB，動態范圍為91dB，其內部嵌有增益放大器和數字高通濾波器，模擬信號單端輸入，無需外接濾波器，通過將DIF引腳置高使之具有I2S的音頻數據格式輸出，本系統將AK5355設置為受控模式，即時鐘信號MCLK、BCLK和LRCK分別由VW2005的音頻系統時鐘輸出amclk_enc、sck_enc和ws_enc提供。

       8MB的SDRAM芯片MT48LC2M32B2具有32位寬的數據總線，用于存儲輸入VW2005的音視頻原始數據及壓縮過程中產生的中間數據和壓縮結果數據。本系統壓縮后的數據由VW2005內部的多路復用器控制并從主機接口輸出。

       2MB的Flash芯片AT49BV1614用于存儲VW2005內部各模塊所有的微碼(microcode)及引導程序，上電復位后，Flash中存儲的數據通過總線讀入VW2005的內部寄存器中，之后寄存器的值可由軟件讀取。

       本系統中主機/PCI接口工作于16位Motorola模式，可以與CY7C68013無縫連接。CY7C68013作為一款USB2.0接口芯片，集成了USB2.0收發器、串行接口引擎、增強的8051微處理器和可編程的外圍接口。主機通過調用SDK中提供的API函數，能方便地完成對VW2005的初始化和配置，并編寫USB設備驅動程序。VW2005通過主機接口將壓縮后的MPEG-4音視頻流傳輸到接口芯片CY7C68013，通過USB2.0接口能實時地將數據流傳送到主機。