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本文主要介紹Blackfin處理器及其視頻應用產品范例，典型嵌入式數字視頻系統(tǒng)的構成， Blackfin處理器的內部視頻特性，以及應用架構構建考慮等內容。 Blackfin處理器簡介 一直以來，實時系統(tǒng)的任務處理一直被劃分為DSP、 C單獨處理，在不斷滿足應用要求的過程中，單獨處理的優(yōu)化已盡量做到了高效，但多處理器的方案卻總是增加了復雜性和成本。為解決這一技術難題，1999年ADI公司和英特爾公司合作，提出了一種微信號體系結構--Micro-Signal Architecture，在微處理器 C和數字信號處理器DSP二者合一的體系結構之上誕生了Blackfin處理器。Blackfin處理器既具備了微處理器的功能性，同時擁有了數字信號處理器的高性能。 Blackfin處理器的出場得到了廣泛的認同和市場應用，以下給出當前視頻應用的幾個例子。 （1）數字硬盤錄像機--大立科技公司 該數字硬盤錄像機采用Blackfin 532處理器完成視頻的編碼。這款芯片的高性能低價格為該產品提供了良好的性價比和市場競爭力。目前這款產品不僅國內熱銷同時遠銷海外。 （2）IP攝像頭--天朗電子公司 該IP攝像頭采用Blackfin 561處理器完成視頻語音的編碼，同時完成了操作系統(tǒng)和網絡協(xié)議棧的功能。單芯片的方案、高質量的視頻，引起了業(yè)界的廣泛關注。IP攝像頭產品預計將成為視頻監(jiān)控領域的下一個增長點。 （3）PMP----iPed（愛浦多）公司 愛浦多公司的該款PMP產品采用Blackfin 531處理器完成視頻語音的解碼，同時完成了操作系統(tǒng)、網絡協(xié)議棧、圖形界面等功能。其吸引人的價格、單芯片的方案、超低的功耗、高性能的處理，為該產品提供了良好的性價比，獲得了市場的廣泛好評。 （4）IP視頻電話--優(yōu)創(chuàng)科技公司 該IP視頻電話采用Blackfin 561處理器完成視頻語音的編解碼，同時完成了操作系統(tǒng)和網絡協(xié)議棧的功能。單芯片的方案、高性能的處理、完備的功能為該產品提供了良好的性價比和市場競爭力。 圖1給出了典型的嵌入式數字視頻系統(tǒng)的構成，功能上由視頻源、視頻解碼、視頻處理、視頻編碼、視頻顯示等五個部分組成。 
視頻源分為模擬視頻源和數字視頻源兩種。對于模擬視頻源，由于采集的是模擬視頻信號，在送入處理器處理之前，需要通過視頻解碼器將模擬信號轉化為數字視頻信號，同時處理器需要通過SPI或者I2C對視頻解碼器進行初始化。對于數字視頻源，它送出的信號可直接送入處理器中進行處理。比較常用的兩種數字視頻源為CCD傳感器和CMOS傳感器。 視頻顯示方面，與視頻源類似，也分為模擬顯示和數字顯示兩種。對于模擬視頻信號的顯示，數字視頻信號由處理器送出之后，需要通過視頻編碼器將數字視頻信號轉化成模擬視頻信號。對于數字視頻顯示，它可以直接顯示處理器送出的數字視頻信號。 視頻處理的核心是Blackfin處理器，它擁有一個多功能、高速的并行接口 PPI接口。通過這個PPI接口，可實現與平行的AD/DA轉換器、ITU的R601、656視頻編解器以及其他通用外設的無縫連接。PPI包括一個專用時鐘引腳、3個幀同步引腳和16個數據引腳，最高工作頻率可達75MHz。它有兩個典型的工作模式：通用模式和BT.656模式。 Blackfin處理器內部的視頻數據傳輸 在圖2中，左邊顯示了一種PPI接收視頻數據的情形。PPI通過DMA將數據搬移至片外的存儲空間SDRAM。因為原始數據流的帶寬很寬，數據量很大，因此需要較大的存儲空間來存放多幀的數據。另有一個專用的DMA通道同時可以將數據搬移至片上的存儲空間。片上的存儲空間支持處理器內核的高速訪問，有利于滿足處理器內核壓縮視頻數據時對待處理數據的要求。壓縮好的數據又被存回到片上存儲空間，并有某個專用的DMA通道通過串口送出，給后端處理部分。
右邊顯示了一種PPI發(fā)送解碼后視頻數據的過程。解碼后的數據同樣是通過彼此獨立的DMA通道從PPI送出顯示。 Blackfin處理器內部具備多個獨立的DMA控制器，數據的傳輸可以是內部處理器和有DMA能力的外設之間，也可以是存儲區(qū)之間。另外，Blackfin處理器還支持鏈狀DMA和二維DMA，其中二維的DMA尤其適合視頻數據塊的搬移。Blackfin處理器內核有專門針對視頻應用設計的四個video ALU模塊，可以極大地提高視頻處理的速度。 應用架構的構建與處理的時序要求 在開始實現一種應用或算法之前，一個非常重要的工作是要確定應用中的處理時序要求，所以通常情況下要對Framework做三個方面的評估：1）目標應用需要多高的處理速度；2）目標系統(tǒng)中需要傳輸多少video數據，怎樣有效使用DMA的傳輸能力；3）目標系統(tǒng)中存儲帶寬的需求。 當對于所要開發(fā)的應用有了清楚的Framework定義以后，在Blackfin處理器上構建一個有效的Framework，將是一件十分容易的工作。 Blackfin處理器是一種靈活的雙核處理架構，用它可以很方便地構建對稱多處理（AMP）或者非對稱多處理（SMP）的系統(tǒng)。在實現非對稱多處理架構時，可以用一個內核來實現DSP的應用，而另一個內核用于實現MCU的功能。在實現對稱多處理架構時，兩個內核可以通過高速總線共享外設和數據的方式來同時承擔類似的任務。 綜上所述，Blackfin處理器具備高性能的視頻和語音處理能力，且具有低功耗、低價格的特點，它擁有廣泛的技術開發(fā)資源支持，是一個低風險且能滿足快速產品投放市場要求的視頻應用解決方案。 |
