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本文主要介紹Blackfin處理器及其視頻應(yīng)用產(chǎn)品范例，典型嵌入式數(shù)字視頻系統(tǒng)的構(gòu)成， Blackfin處理器的內(nèi)部視頻特性，以及應(yīng)用架構(gòu)構(gòu)建考慮等內(nèi)容。 Blackfin處理器簡(jiǎn)介 一直以來(lái)，實(shí)時(shí)系統(tǒng)的任務(wù)處理一直被劃分為DSP、 C單獨(dú)處理，在不斷滿足應(yīng)用要求的過(guò)程中，單獨(dú)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(fù)雜性和成本。為解決這一技術(shù)難題，1999年ADI公司和英特爾公司合作，提出了一種微信號(hào)體系結(jié)構(gòu)--Micro-Signal Architecture，在微處理器 C和數(shù)字信號(hào)處理器DSP二者合一的體系結(jié)構(gòu)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(shí)擁有了數(shù)字信號(hào)處理器的高性能。 Blackfin處理器的出場(chǎng)得到了廣泛的認(rèn)同和市場(chǎng)應(yīng)用，以下給出當(dāng)前視頻應(yīng)用的幾個(gè)例子。 （1）數(shù)字硬盤錄像機(jī)--大立科技公司 該數(shù)字硬盤錄像機(jī)采用Blackfin 532處理器完成視頻的編碼。這款芯片的高性能低價(jià)格為該產(chǎn)品提供了良好的性價(jià)比和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。目前這款產(chǎn)品不僅國(guó)內(nèi)熱銷同時(shí)遠(yuǎn)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(yǔ)音的編碼，同時(shí)完成了操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的功能。單芯片的方案、高質(zhì)量的視頻，引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注。IP攝像頭產(chǎn)品預(yù)計(jì)將成為視頻監(jiān)控領(lǐng)域的下一個(gè)增長(zhǎng)點(diǎn)。 （3）PMP----iPed（愛(ài)浦多）公司 愛(ài)浦多公司的該款PMP產(chǎn)品采用Blackfin 531處理器完成視頻語(yǔ)音的解碼，同時(shí)完成了操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧、圖形界面等功能。其吸引人的價(jià)格、單芯片的方案、超低的功耗、高性能的處理，為該產(chǎn)品提供了良好的性價(jià)比，獲得了市場(chǎng)的廣泛好評(píng)。 （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(yǔ)音的編解碼，同時(shí)完成了操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)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(chǎn)品提供了良好的性價(jià)比和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 圖1給出了典型的嵌入式數(shù)字視頻系統(tǒng)的構(gòu)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(gè)部分組成。 
視頻源分為模擬視頻源和數(shù)字視頻源兩種。對(duì)于模擬視頻源，由于采集的是模擬視頻信號(hào)，在送入處理器處理之前，需要通過(guò)視頻解碼器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字視頻信號(hào)，同時(shí)處理器需要通過(guò)SPI或者I2C對(duì)視頻解碼器進(jìn)行初始化。對(duì)于數(shù)字視頻源，它送出的信號(hào)可直接送入處理器中進(jìn)行處理。比較常用的兩種數(shù)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(shù)字顯示兩種。對(duì)于模擬視頻信號(hào)的顯示，數(shù)字視頻信號(hào)由處理器送出之后，需要通過(guò)視頻編碼器將數(shù)字視頻信號(hào)轉(zhuǎn)化成模擬視頻信號(hào)。對(duì)于數(shù)字視頻顯示，它可以直接顯示處理器送出的數(shù)字視頻信號(hào)。 視頻處理的核心是Blackfin處理器，它擁有一個(gè)多功能、高速的并行接口 PPI接口。通過(guò)這個(gè)PPI接口，可實(shí)現(xiàn)與平行的AD/DA轉(zhuǎn)換器、ITU的R601、656視頻編解器以及其他通用外設(shè)的無(wú)縫連接。PPI包括一個(gè)專用時(shí)鐘引腳、3個(gè)幀同步引腳和16個(gè)數(shù)據(jù)引腳，最高工作頻率可達(dá)75MHz。它有兩個(gè)典型的工作模式：通用模式和BT.656模式。 Blackfin處理器內(nèi)部的視頻數(shù)據(jù)傳輸 在圖2中，左邊顯示了一種PPI接收視頻數(shù)據(jù)的情形。PPI通過(guò)DMA將數(shù)據(jù)搬移至片外的存儲(chǔ)空間SDRAM。因?yàn)樵紨?shù)據(jù)流的帶寬很寬，數(shù)據(jù)量很大，因此需要較大的存儲(chǔ)空間來(lái)存放多幀的數(shù)據(jù)。另有一個(gè)專用的DMA通道同時(shí)可以將數(shù)據(jù)搬移至片上的存儲(chǔ)空間。片上的存儲(chǔ)空間支持處理器內(nèi)核的高速訪問(wèn)，有利于滿足處理器內(nèi)核壓縮視頻數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)待處理數(shù)據(jù)的要求。壓縮好的數(shù)據(jù)又被存回到片上存儲(chǔ)空間，并有某個(gè)專用的DMA通道通過(guò)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(shù)據(jù)的過(guò)程。解碼后的數(shù)據(jù)同樣是通過(guò)彼此獨(dú)立的DMA通道從PPI送出顯示。 Blackfin處理器內(nèi)部具備多個(gè)獨(dú)立的DMA控制器，數(shù)據(jù)的傳輸可以是內(nèi)部處理器和有DMA能力的外設(shè)之間，也可以是存儲(chǔ)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(shù)據(jù)塊的搬移。Blackfin處理器內(nèi)核有專門針對(duì)視頻應(yīng)用設(shè)計(jì)的四個(gè)video ALU模塊，可以極大地提高視頻處理的速度。 應(yīng)用架構(gòu)的構(gòu)建與處理的時(shí)序要求 在開(kāi)始實(shí)現(xiàn)一種應(yīng)用或算法之前，一個(gè)非常重要的工作是要確定應(yīng)用中的處理時(shí)序要求，所以通常情況下要對(duì)Framework做三個(gè)方面的評(píng)估：1）目標(biāo)應(yīng)用需要多高的處理速度；2）目標(biāo)系統(tǒng)中需要傳輸多少video數(shù)據(jù)，怎樣有效使用DMA的傳輸能力；3）目標(biāo)系統(tǒng)中存儲(chǔ)帶寬的需求。 當(dāng)對(duì)于所要開(kāi)發(fā)的應(yīng)用有了清楚的Framework定義以后，在Blackfin處理器上構(gòu)建一個(gè)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(gòu)，用它可以很方便地構(gòu)建對(duì)稱多處理（AMP）或者非對(duì)稱多處理（SMP）的系統(tǒng)。在實(shí)現(xiàn)非對(duì)稱多處理架構(gòu)時(shí)，可以用一個(gè)內(nèi)核來(lái)實(shí)現(xiàn)DSP的應(yīng)用，而另一個(gè)內(nèi)核用于實(shí)現(xiàn)MCU的功能。在實(shí)現(xiàn)對(duì)稱多處理架構(gòu)時(shí)，兩個(gè)內(nèi)核可以通過(guò)高速總線共享外設(shè)和數(shù)據(jù)的方式來(lái)同時(shí)承擔(dān)類似的任務(wù)。 綜上所述，Blackfin處理器具備高性能的視頻和語(yǔ)音處理能力，且具有低功耗、低價(jià)格的特點(diǎn)，它擁有廣泛的技術(shù)開(kāi)發(fā)資源支持，是一個(gè)低風(fēng)險(xiǎn)且能滿足快速產(chǎn)品投放市場(chǎng)要求的視頻應(yīng)用解決方案。 |
