適應多種時序的DMA控制器設計

　　1 圖像協處理器的系統結構

　　圖1所示為該DMA控制器所處圖像協處理器的系統結構，下面將對其的系統構成和數據流程做詳細說明。

　　1.1 系統構成

　　基帶芯片為移動終端設備的系統控制核心。其通過外部存儲器接口總線(External eMI，Memory InteRFace bus)與該圖像協處理器的控制端口相連。基帶芯片不僅控制著圖像協處理器所有模塊的工作模式，而且負責圖像數據的傳送。EMI總線數據線寬度為16位，其控制的圖像顯示終端為分辨率為320x240的LCD。

　　圖像傳感器(sensor)為感光器件，其將接收到的光信號轉為電信號，并在內部通過模擬/數字轉換產生數字圖像，在該圖像協處理器設計中采用分辨率為640x480的圖像傳感器，其的工作時鐘為24 MHz。

　　圖像處理模塊，即ISP(Image Signal Processing)模塊被用于圖像處理，包括去壞點、去噪聲、邊界增強等功能。

　　圖像壓縮模塊被用于對圖像處理模塊輸出的YUV422格式數據進行JPEG壓縮。

　　SD卡控制器模塊負責與SD卡的命令和數據交互，所有對SD卡的操作都由基帶芯片配置SD卡控制器的相關寄存器完成。其與SD卡的接口包括CLK(SD卡的時鐘信號線)、CMD(SD卡的命令線)、DATA0～DATA3(SD卡的4根數據線)。在與SD卡的數據交互中，一般是以block(512字節) 為單位的，并且在啟動寫卡命令之后，SD卡控制器必須在250 ms(SD version 2.0)內將所有數據寫入SD卡中。

　　DMA控制器為基帶芯片與SD卡控制器的接口模塊，用于對寫卡數據和讀卡數據做暫時存儲。其的本質功能是協調基帶芯片和SD卡控制器之間的速度差異。存儲數據的DMA存儲器容量為5 120字節，即10個block數據。

　　1.2 數據流程

　　在該圖像協處理器中，所有模塊時鐘頻率均為48 MHz，其被2分頻之后送至圖像傳感器，圖像傳感器以24 MHz頻率送出格式為YUV422的640x480圖像。

　　該圖像協處理器有2種模式：圖像預覽模式和連拍模式。圖像預覽模式用于拍照前的圖像預覽，拍照者可以在LCD上看到將被拍下的圖像。連拍模式用于連續拍攝圖像，并將每一幅拍下的照片存入SD卡當中。

　　1.2.1 圖像預覽模式的數據流程

　　在圖像預覽模式下，圖像傳感器以24 MHz頻率送出分辨率為640x480且格式為YUV422的圖像，幀率為30幀/s。數據被48 MHz系統時鐘同步后送入圖像處理模塊。圖像處理模塊將針對圖像傳感器的特點對圖像進行處理以提高圖像質量，然后將圖像分辨率從640x480縮小至 320x240以適應LCD的顯示分辨率，并將數據格式從YUV422轉為RGB565。最后，基帶芯片通過EMI接口將圖像數據讀出，直接寫入LCD的顯示緩沖區后在LCD上顯示出來。

　　1.2.2 連拍模式的數據流程

　　當基帶芯片啟動連拍模式后，其首先配置圖像傳感器，使其以10幀/s的幀率送出分辨率為640x480的數字圖像，數據格式仍然為YUV42 2。此時每幀的周期為100 ms，其中幀有效時間為30 ms，幀消隱時間為70 ms。

　　當數據送入圖像處理模塊后，該模塊仍對圖像進行處理并將圖像分辨率從640x480縮小至320x240，之后將數據格式從YUV422轉為RGB56 5。基帶芯片也仍然通過EMI接口將該圖像數據讀出，并直接寫入LCD的顯示緩沖區中，這樣在連拍的時候，仍可以在LCD上看到被拍下的圖像。

　　圖像處理模塊在送出預覽數據的同時也將320x240的YUV422數據送至圖像壓縮模塊。為了兼顧壓縮比和圖像質量，一般配置壓縮比在10：1左右，這樣一幅320x240的圖像經JPEG壓縮后的數據量為320x240x2/10=15 360字節。為留出適當的備用空間，圖像壓縮模塊將編碼之后的數據存入一個容量為8 192x16位的存儲器中，在此命名為JPEG_MEM。當一幅圖像編碼完成時，即在圖像傳感器進入幀消隱階段之后，JPEG_MEM中已經存了一幅壓縮之后的圖像。隨后圖像壓縮模塊向基帶芯片發出中斷信號，基帶芯片在從圖像處理模塊接收了當前預覽圖像的最后一部分數據并送LCD顯示后，將響應該中