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基于TMS320C32的嵌入式RTOS视频网络检测系统
摘要：介绍了基于DSP芯片TMS320C32图像处理平台的网络测试系统，给出了使用专用视频输入处理芯片SAA711和CPLD实现高速连续视频帧采集的设计思路。同时给出了该系统在嵌入式系统中基于PPP协议的Internet的连接方法。在远程测控系统中，嵌入式系统由于其稳定性和实时性优于传统平台而得到迅速发展。本文提出了一种以ＤＳＰ芯片和ＶｘＷｏｒｋｓ为操作系统的新型嵌入式系统设计方法。
１ 测试系统工作原理
图１所示的测试系统的主要任务是采用ＤＳＰ芯片处理通过摄像头拍摄并经过Ａ／Ｄ转换的图像。整个系统由视频解码器、ＤＳＰ和ＰＣＩ总线专用芯片组成。系统通过ＰＣＩ总线同通信平台交换数据，同时通过网络进行检测控制，图１所示是其系统框图。
２ 关键设计及器件选择
本系统设计的关键是视频处理卡的设计，一般的视频检测卡功能有限，不能满足本项目的需求，为此，笔者自行设计了一块视频检测卡。其结构框图如图２所示。
２．１ ＴＭＳ３２０Ｃ３２的功能特点
本测试系统中的ＤＳＰ芯片选用Ｔ Ｉ公司的Ｔ Ｍ Ｓ ３ ２ ０ Ｃ ３ ｘ系列产品，该器件的工作频率为４０ＭＨｚ；采用哈佛总线结构。并且拥有独特的指令系统和硬件乘加运算；外带２５６ｋ×３２Ｂｉｔ的ＦＬＡＳＨ、２ｋ×８Ｂｉｔ的ＮＶＲＡＭ和２５６ｋ×３２Ｂｉｔ的ＳＲＡＭ。该芯片是在ＴＭＳ３２０Ｃ３０的基础上简化而来的，含有ＴＭＳ３２０Ｃ３０的ＣＰＵ内核。
ＴＭＳ３２０Ｃ３２的主要功能如下：
●带有程序引导功能；
●串行接口传输和存储器均可支持８、１６、３２位的数据；
●可产生边沿中断和电平中断；
●可由用户编程设定中断向量表地址；
● 具有空等待和低功耗两种电源管理方式；
●具有两个ＤＭＡ通道；
●功能强大的外部存储器接口既可以满足视频解码接口８位数据的要求，又可以实现ＰＣＩ接口３２位数据的高速数据传输；
●灵活的程序加载可实现在系统编程；
一般情况下，Ｓ５９３３和ＤＳＰ之间的硬件连接就是利用ＤＳＰ的读写信号Ｒ／ Ｗ、地址选通控制信号ＩＯＳＴＲＢ、外部设备就绪信号ＲＤＹ和部分地址信号以及Ｓ５９３３的ＦＩＦＯ状态信号ＷＲＦＵＬＬ来进行简单的时序和逻辑组合，从而生成对Ｓ５９３３外加总线接口的读写控制信号。
２．２ 其它器件的选择
本系统中的ＣＰＬＤ芯片选用ＡＬＴＥＲＡ公司的ＥＰＭ９３２０ＲＣ２０８。两组帧存储器Ａ和Ｂ采用ＣＹＰＲＥＳＳ公司生产的两块ＣＹ７Ｃ１０４９芯片，该芯片的容量为５１２ｋ×８ｂｉｔ，存取时间不超过１５ｎｓ，能满足图像实时采集要求。通过ＣＰＬＤ内部的一个乒乓开关控制模块可自动完成帧间读写两个通道接口的切换。而ＤＳＰ和ＳＡＡ７１１３之间的所有控制信号接口逻辑和时序转换都由ＣＰＬＤ来完成，并可编程修改，因而提高了系统的使用灵活性和可靠性。图３所示是ＥＰＭ９３２０ＲＣ２０８与ＣＹ７Ｃ１０４９的接口控制逻辑框图。
ＰＣＩ总线专用接口芯片Ｓ５９３３是一种功能强大且使用灵活的ＰＣＩ总线控制器专用芯片，该芯片符合ＰＣＩ局部总线规范２．１版本，它既可作为ＰＣＩ总线目标设备来实现基本的传送；也可作为ＰＣＩ总线主控设备访问其它ＰＣＩ总线设备。Ｓ５９３３的峰值传送速率为１３２Ｍｂｐｓ?３２位ＰＣＩ数据线?。该器件提供有３个物理总线接口：ＰＣＩ总线接口、外加总线接口（ＡＤＤ－ＯＮ ＢＵＳ）以及可选的ＮＶ存储器接口。
ＳＡＡ７１１３的作用是实现模拟图像的Ａ／Ｄ转换。ＤＳＰ与ＳＡＡ７１１３之间的硬件接口的控制逻辑包括两个子模块：帧图像写入控制器和乒乓开关，这两种功能可由一块ＣＰＬＤ来完成。
在视频卡设计中，电源模块的设计也非常关键，它直接影响着视频卡的最后实现和稳定运行。
本监控系统采用ＴＩ公司的ＴＰＳ３３０７－３３Ｄ来作为电源检测ＩＣ。该器件的Ｒｅｓｅｔ有效电源复位电压值定义为ＶＤＤ＝１．１Ｖ。ＴＰＳ３３０７－３３Ｄ可同时监视两种独立电压，还可控制另外一种电压，这种电压可以独立调整并在内部与复位逻辑电路相连。
３ 通信平台的嵌入式系统设计
本设计的软件系统包括底层软件和系统软件两部分，其中底层软件主要是ＤＳＰ图像处理算法以及启动等运行程序，这些程序可在ＣＣＳ环境下由Ｃ语言编写并进行汇编优化，ＣＣＳ是ＴＩ公司发布的ＤＳＰ软件运行环境；
在系统软件方面，基于ＰＣＩ总线的图像处理系统所面临的难点颇多，其中难度最大的是ＰＣＩ驱动问题。
３．１ 系统软件的设计
系统软件可以选用以ＶｘＷｏｒｋｓ为操作系统的嵌入式设计方法。
ＶｘＷｏｒｋｓ操作系统的集成环境叫Ｔｏｒｎａｄｏ。Ｔｏｒ-ｎａｄｏ集成环境是一个高效明晰的图形化实时应用开发平台，它包括一套完整的、面向嵌入式系统的开发和调测工具。ＶｘＷｏｒｋｓ的优点如下：
（１）具有较好的可裁减性；
（２）支持应用程序的动态链接和动态下载；
（３）具有较好的兼容性；
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