基于DSP芯片TMS320DM642的嵌入式無線視頻監控系統

圖4 系統串口通信接口

2.5 DE及USB通信模塊

本系統中對采集視頻要進行本地數據存儲,采用CF卡或IDE硬盤來保存數據,在通過USB2.0將保存于CF卡或DE硬盤中的數據在需要時讀出。DM642與DE接口通過GAL16LV8產生的信號進行控制。

TUSB6250采用內嵌8051內核的USB2.0到ATA/ATAPI橋接器,其完全兼容USB2.0標準,支持八個可配置終端(四路輸入和四路輸出)。內部集成USB存儲設備傳輸協議,與ATA/ATAPI設備無縫連接。

內部集成的60MHz8051微處理器指令速度可達30MIPS,40kbyteRAM可靈活的配置為數據或代碼RAM,13個通用I/O口能進行各種通信和控制使用,并有I2C接口。在本系統中通過I2C和HPI總線實現DSP和TUSB6250之間的通信。DE及USB部分接口見圖5。

圖5 DM642與IDE及USB部分接口

2.6 電源及其它模塊

DM642采用雙電源供電,內核電源采用為1.4V消耗電流為890mA;I/O電源采用3.3V消耗電流為210mA。由于內核電源電壓低同時消耗電流較大,如果采用LDO電源效率較低,消耗功率將加大,所以在本系統中采用兩個開關電源芯片TPS54310分別產生3.3V和1.4V電源,電源效率可達90%以上。

DM642提供了16個通用I/O,通過這些I/O實現鍵盤輸入、控制開關量輸入與輸出。DM642的視頻端口VP3配置為輸出直接與LCD連接。另外,系統中采用DS1338作為實時時鐘,提供實時時間信息。

3 系統設計中的注意事項

3.1 原理圖設計

DM642內部運行頻率是通過外部時鐘輸入經內部PLL倍頻后得到,PLL倍頻可通過CLKMODE1和CLKMODE2管腳來選擇x1、x6或x12,因此這兩個管腳外部一定要接相應的電阻可調,以便DM642可在不同速度下運行。

DM642有多種BOOT啟動模式可選,如果選擇EMIFA的FLASH作為啟動時,FLASH的片選必須接到TCE1上。DM642可選字節順序的大/小模式、外設的PCI、HPI、EMAC模式的選擇是通過復位時LENDIAN、PCI_EN、PCI_EEAI、HD5、MAC_EN管腳的電平決定,一定要考慮其在復位時電平值做成可調的。

對于仿真器的EMU[1∶0]保證已經上拉,TRST下拉。另外,在AARDY管腳不使用時要保證其為高電平,NMI管腳不使用時要接地,在選擇HPI模式時要保證HPI控制信號電平正確,同時對其他不使用的輸入管腳進行正確處理。

3.2 PCB設計

DM642作為高性能數字媒體處理器不僅內部具有很高的運行頻率600MHz、720MHz和1GHz,而且與外部的SDRAM的總線速度也達到100MHz或133MHz,如果外部的SDRAM由于布線原因達不到設計的希望速度,會降低系統的性能。

對于100MHz以上的信號總線,存在信號完整性問題。要保證信號的完整采用如下方法,對于SDRAM的時鐘線盡量要短,到兩個SDRAM的長度盡量相等;FLASH等其他外設不要直接與數據和地址總線連接,而應通過緩沖芯片(如SN74LVT16245B)連接;高速總線上要串入小阻值電阻,阻值大小可通過仿真得到,同時對線路更加要求進行阻抗限制。

DM642內部有PLL,對于PLL外部所接器件要盡可能靠近芯片,而且必須放在線路板的一面上。對于JTAG的連線長度不能超過6in,如果超過 6in長要加驅動。本系統中既有模擬部分又有數字部分,要注意模擬電源和數字電源的設計,盡量減少數字信號對模擬信號的干擾,否則對采集的視頻信號會有雪花、條紋,音頻信號產生噪音等。對視頻、音頻芯片盡量采用單獨的電源芯片供電,模擬地和數字地要單點或采用磁珠相連。

4 結束語

依據以上硬件設計完成基于DM642的嵌入式無線視頻監控系統,該系統以高速DSP為核心,輔以相應的外圍電路,實現實時H.264視頻編解碼。目前,該系統已經順利通過調試,連續運行穩定,為公安、交通、水利等行業的無線視頻監控提供切實可行的方案,具有非常高的應用價值。