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隨著(zhù)片上系統設計技術(shù)的發(fā)展，嵌入式技術(shù)在IT界扮演著(zhù)越來(lái)越多的重要的角色。多媒體應用是嵌入式系統的一個(gè)重要方面，本文介紹了一種基于飛利浦PNX1500DSP的多媒體嵌入式系統的硬件設計以及底層驅動(dòng)程序。 1 平臺整體結構圖 基于飛利浦的嵌入式多媒體硬件平臺以飛利浦PNX1500為核心，完成視音頻編碼解碼工作。由EEPROM存儲系統最基本的啟動(dòng)配置程序，如配置內存和DSP工作頻率，配置應用程序起始地址。我們選用三星NandFlash存儲系統應用程序，如音視頻編解碼程序；由三星K4D551638F-TC構成系統的內存。由LG Philip的5.6英寸數字液晶顯示屏構成系統的視頻輸出部分，該液晶屏能與1500輸出的數字信號直接匹配，無(wú)需數模轉換。視頻輸入部分由模擬攝像頭與模數轉換芯片SA7113組成。如圖1所示。 2 系統各模塊介紹 2.1 飛利浦PNX1500內部結構 飛利浦PNX1500是一款32為超長(cháng)指令集的音視頻和圖像處理器，其內含為T(mén)M3260處理器，并行五個(gè)指令執行槽。能夠運行音視頻處理軟件和通用控制PNX1500里的幾個(gè)圖像和視頻協(xié)處理器能夠進(jìn)行圖像縮放和合成，大大提高了視頻處理的性能。除此之外，PNX1500內部還集成有音頻輸入輸出模塊、網(wǎng)絡(luò )模塊、系統啟動(dòng)模塊、硬件計時(shí)器、通用輸入輸出口等等。內部高速總線(xiàn)將多個(gè)模塊連接在一起，如圖2所示。 2.2 內存模塊 我們選用了兩片三星公司的K4D551638F-TC作為內存，共64MB，支持200Mhz工作頻率。由于DDR內存技術(shù)較為成熟，就不再過(guò)多的介紹。值得注意的是，內存部分的時(shí)鐘信號采用差分信號的方式，在發(fā)送端匹配接地電阻，在接收端匹配串連電阻，防止信號反射。 2.3 啟動(dòng)EEPROM模塊 PNX1500上電后根據指定的8個(gè)引腳的電平高低來(lái)判斷采取怎樣的啟動(dòng)模式，從而從不同的存儲體讀取可執行的程序。啟動(dòng)模式分為EEPROM啟動(dòng)模式、Flash啟動(dòng)模式和輔助主機模式(例如PNX1500作為PC上顯卡芯片時(shí))。這里選擇EEPROM啟動(dòng)模式，用上下拉電阻來(lái)配置8個(gè)引腳。由于啟動(dòng)程序二進(jìn)制代碼較短，選擇容量為16KB的Atmel 24C128，通過(guò)IIC總線(xiàn)和PNX1500通信。啟動(dòng)程序中最最要的信息就是對PNX1500工作狀態(tài)的配置和接下來(lái)應該的程序入口。EEPROM中配制DSP工作模式的程序如下所示。 以上程序編譯為二進(jìn)制代碼后寫(xiě)入EEPROM。 由于IIC總線(xiàn)結構簡(jiǎn)單，硬件圖省去。 2.4 Flash模塊 由于EEPROM容量有限，并不能裝載下視頻編解碼等應用程序，所以需要例如Flash這樣容量合適的存儲媒體。選取的是由三星公司生產(chǎn)的NandFlashK9F2808U0C，16M×8bit。PNX1500提供了與Flash很好的兼容，引腳的接口如圖3所示。 通過(guò)閱讀K9F2808U0C的手冊，根據其工作時(shí)序，為上層軟件編寫(xiě)了Flash的驅動(dòng)程序，如下。 2.5 視頻輸入模塊 本系統采用Philips SAA7113作為視頻解碼器，SAA7113接收標準的CVBS PAL／NTSC制式的視頻信號，也可以接收S-Video視頻輸入信號。SAA7113內建了很多視頻處理單元，通過(guò)其IIC接口可以方便的控制其色度、亮度等等。SAA7113可以選擇輸出CCIR656規定的數字視頻信號，提供與DSP處理器的方便接口。在系統上電后，PNX開(kāi)始操作IIC總線(xiàn)對SAA7113的寄存器進(jìn)行配置，讓其輸出所需要的視頻格式，PNX1500內部的視頻輸入(Video Input)單元可以工作在幾種不同的模式下，用來(lái)從片外的視頻源讀取(這個(gè)過(guò)程是DMA操作)數據到內存中。它可以與符合ITU-TCCIR656的設備直接相連，視頻數據輸入后，將被分成Y／U／V分別存放在內存中。SAA7113H與PNX1500連接如圖4： 本設計中，對SAA7113的設置其實(shí)就是設置他們芯片中的IIC寄存器，我們將功能做封裝，實(shí)現如下接口函數。 2.5.1 基本IIC操作函數 2.5.2 初始化函數 2.5.3 以下函數針對SAA7113的某個(gè)功能作處理 類(lèi)似的函數要實(shí)現很多，將這些函數寫(xiě)成板級支持庫的軟件代碼包，供上層調用，構成BSP。 2.6 視頻輸出模塊 PNX1500支持數字液晶屏數據格式。我們采用數字液晶屏來(lái)作為視頻輸出部分，從而省掉了數模轉換的這一環(huán)節，方便了開(kāi)發(fā)。選用了LG-Philps的LB064V02-A16.4英寸液晶屏，該顯示屏分辨率為480×640，每個(gè)象素用18bit數據表示，采用RGB模式，每種色彩6bit。LB064V02-A1的工作信號時(shí)序圖的如圖5所示。 LB064V02-A1與PNX1500連接圖如圖6所示。 其中LB064V02-A1的時(shí)序參數都是由一定的規格要求。為了能讓PNX1500的輸出圖像能被正常顯示，設計了以下程序初始化PNX1500的視頻輸出模塊。 2.7 音頻輸入輸出 我們選擇了具有回聲消除功能的音頻編解碼芯片MSM7731，它與PNX1500的接口是通過(guò)PNX1500的音頻輸入輸出模塊連接的。如圖6所示。 音頻部分的設置有幾點(diǎn)需要注意：將PNX1500的音頻輸出單元(AO)作為主控器，由其輸出時(shí)鐘和幀同步信號，將MSM7731和PNX1500的音頻輸入單元(AI)作為從設備，其位同步信號和幀同步信號由外界傳來(lái)。AO_CLK和AO_WS通過(guò)設置分頻系數從PNX1500的PLL處得到。 配置音頻編解碼芯片，音頻編解碼芯片的配置接口分為兩種，一種通過(guò)管腳外接上拉或下拉的電阻來(lái)設定參數，由于管腳有限，所以這種方法能配置的參數均為基本參數，功能有限。另一種方法是通過(guò)單片機MCU來(lái)控制，其接口信號為串行的同步信號。我們在系統上添加一款單片機來(lái)配置該音頻解碼芯片。 2.8 網(wǎng)絡(luò )部分 選用National Semiconductor公司的DP83847作為MAC層上的設備。由于DP83847與PNX1500之間有很好的硬件兼容，故不再介紹兩者之間的硬件鏈接。值得注意的是，DP83847的狀態(tài)指示LED引腳和DP83847物理地址引腳是共用的，所以一定要用上拉或下拉電阻配置。主要的驅動(dòng)函數如下。 2.9 電源系統 PNX1500的電源系統相對復雜，其核心電壓為1.2V，內存操作模塊工作電壓為2.5V，其余模塊都工作在3.3V。作為一個(gè)嵌入式平臺，希望外接電源的電壓總數越少越好，所以我們平臺上運用了DC-DC器件，將單一的外界電源5V轉換為系統所需要的多種電壓。值得注意的是，由于平臺上芯片和器件比較多，需要將每件器件的工作電流峰值之和作為DC-DC器件的電流參數。我們選用ST公司的LD1580芯片，這款芯片的特點(diǎn)是能提供最大7A的電流，輸出電壓范圍大，由外接匹配電阻決定輸出電壓。一共三個(gè)LD1580芯片組成本系統，首先外接直流電源5V被LD1580轉換為3.3V，然后3.3V由兩個(gè)LD1580分別轉換為1.2V和2.5V。電源部分電路圖和輸出電壓計算公司如圖7，其中VREF為2.5V。 此外，由于系統各芯片具有大量的I／O口，在這些I／O口進(jìn)行高低電平轉換時(shí)，會(huì )瞬間產(chǎn)生大的電流變化量，由于電路板并不是一個(gè)理想導體，存在電感效應，在電流變化過(guò)快時(shí)會(huì )產(chǎn)生電壓差，導致誤動(dòng)作，所以需要在電源的電和地之間加上低阻抗通道消除電感效應帶來(lái)的電壓差。我們在電源的電和地之間并聯(lián)220微法到100納法的多個(gè)旁路電容，消除不同頻率的電壓跳變。同時(shí)對板上各個(gè)芯片的電腳也加以旁路電容。 3 印刷電路設計 由于本系統有模擬和數字信號混合，器件繁多，電壓復雜，如何保證系統能夠穩定工作成為需要著(zhù)重考慮的問(wèn)題。本系統采用10層設計，每個(gè)信號層之間由電層或者地層隔開(kāi)，模擬地與數字信號的地信號分開(kāi)，同時(shí)在布局的時(shí)候考慮芯片電流回流問(wèn)題，防止串擾。 本文介紹了基于飛利浦多媒體DSP PNX1500的嵌入式多媒體平臺的硬件設計和低層驅動(dòng)。該平臺能性能穩定，工作良好，具有很好的應用前景。 |
