摘要：介紹了基于DSP芯片TMS320C32圖像處理平臺的網(wǎng)絡測試系統(tǒng)，給出了使用專用視頻輸入處理芯片SAA711和CPLD實現(xiàn)高速連續(xù)視頻幀采集的設計思路,。同時給出了該系統(tǒng)在嵌入式系統(tǒng)中基于PPP協(xié)議的Internet的連接方法,。 關(guān)鍵詞：PCI總線,；PPP協(xié)議；DSP,；VxWorks操作系統(tǒng),；嵌入式 在遠程測控系統(tǒng)中，嵌入式系統(tǒng)由于其穩(wěn)定性和實時性優(yōu)于傳統(tǒng)平臺而得到迅速發(fā)展,。本文提出了一種以ＤＳＰ芯片和ＶｘＷｏｒｋｓ為操作系統(tǒng)的新型嵌入式系統(tǒng)設計方法,。

１　測試系統(tǒng)工作原理

圖１所示的測試系統(tǒng)的主要任務是采用ＤＳＰ芯片處理通過攝像頭拍攝并經(jīng)過Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換的圖像。整個系統(tǒng)由視頻解碼器,、ＤＳＰ和ＰＣＩ總線專用芯片組成,。系統(tǒng)通過ＰＣＩ總線同通信平臺交換數(shù)據(jù)，同時通過網(wǎng)絡進行檢測控制,，圖１所示是其系統(tǒng)框圖,。 ２　關(guān)鍵設計及器件選擇 本系統(tǒng)設計的關(guān)鍵是視頻處理卡的設計，一般的視頻檢測卡功能有限,，不能滿足本項目的需求,，為此，筆者自行設計了一塊視頻檢測卡,。其結(jié)構(gòu)框圖如圖２所示。

２．１ ＴＭＳ３２０Ｃ３２的功能特點

本測試系統(tǒng)中的ＤＳＰ芯片選用Ｔ Ｉ公司的Ｔ Ｍ Ｓ ３ ２ ０ Ｃ ３ ｘ系列產(chǎn)品,，該器件的工作頻率為４０ＭＨｚ,；采用哈佛總線結(jié)構(gòu)。并且擁有獨特的指令系統(tǒng)和硬件乘加運算,；外帶２５６ｋ%26;#215;３２Ｂｉｔ的ＦＬＡＳＨ,、２ｋ%26;#215;８Ｂｉｔ的ＮＶＲＡＭ和２５６ｋ%26;#215;３２Ｂｉｔ的ＳＲＡＭ。該芯片是在ＴＭＳ３２０Ｃ３０的基礎(chǔ)上簡化而來的,，含有ＴＭＳ３２０Ｃ３０的ＣＰＵ內(nèi)核,。 ＴＭＳ３２０Ｃ３２的主要功能如下： ●帶有程序引導功能； ●串行接口傳輸和存儲器均可支持８,、１６,、３２位的數(shù)據(jù)； ●可產(chǎn)生邊沿中斷和電平中斷,； ●可由用戶編程設定中斷向量表地址,； ● 具有空等待和低功耗兩種電源管理方式； ●具有兩個ＤＭＡ通道,； ●功能強大的外部存儲器接口既可以滿足視頻解碼接口８位數(shù)據(jù)的要求,，又可以實現(xiàn)ＰＣＩ接口３２位數(shù)據(jù)的高速數(shù)據(jù)傳輸； ●靈活的程序加載可實現(xiàn)在系統(tǒng)編程,； 一般情況下,，Ｓ５９３３和ＤＳＰ之間的硬件連接就是利用ＤＳＰ的讀寫信號Ｒ／ Ｗ,、地址選通控制信號ＩＯＳＴＲＢ、外部設備就緒信號ＲＤＹ和部分地址信號以及Ｓ５９３３的ＦＩＦＯ狀態(tài)信號ＷＲＦＵＬＬ來進行簡單的時序和邏輯組合,，從而生成對Ｓ５９３３外加總線接口的讀寫控制信號,。 ２．２ 其它器件的選擇 本系統(tǒng)中的ＣＰＬＤ芯片選用ＡＬＴＥＲＡ公司的ＥＰＭ９３２０ＲＣ２０８。兩組幀存儲器Ａ和Ｂ采用ＣＹＰＲＥＳＳ公司生產(chǎn)的兩塊ＣＹ７Ｃ１０４９芯片,，該芯片的容量為５１２ｋ%26;#215;８ｂｉｔ,，存取時間不超過１５ｎｓ，能滿足圖像實時采集要求,。通過ＣＰＬＤ內(nèi)部的一個乒乓開關(guān)控制模塊可自動完成幀間讀寫兩個通道接口的切換,。而ＤＳＰ和ＳＡＡ７１１３之間的所有控制信號接口邏輯和時序轉(zhuǎn)換都由ＣＰＬＤ來完成，并可編程修改,，因而提高了系統(tǒng)的使用靈活性和可靠性,。圖３所示是ＥＰＭ９３２０ＲＣ２０８與ＣＹ７Ｃ１０４９的接口控制邏輯框圖。

ＰＣＩ總線專用接口芯片Ｓ５９３３是一種功能強大且使用靈活的ＰＣＩ總線控制器專用芯片,，該芯片符合ＰＣＩ局部總線規(guī)范２．１版本,，它既可作為ＰＣＩ總線目標設備來實現(xiàn)基本的傳送；也可作為ＰＣＩ總線主控設備訪問其它ＰＣＩ總線設備,。Ｓ５９３３的峰值傳送速率為１３２Ｍｂｐｓ３２位ＰＣＩ數(shù)據(jù)線,。該器件提供有３個物理總線接口：ＰＣＩ總線接口、外加總線接口（ＡＤＤ－ＯＮ ＢＵＳ）以及可選的ＮＶ存儲器接口,。 ＳＡＡ７１１３的作用是實現(xiàn)模擬圖像的Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換,。ＤＳＰ與ＳＡＡ７１１３之間的硬件接口的控制邏輯包括兩個子模塊：幀圖像寫入控制器和乒乓開關(guān)，這兩種功能可由一塊ＣＰＬＤ來完成,。 在視頻卡設計中,，電源模塊的設計也非常關(guān)鍵，它直接影響著視頻卡的最后實現(xiàn)和穩(wěn)定運行,。 本監(jiān)控系統(tǒng)采用ＴＩ公司的ＴＰＳ３３０７－３３Ｄ來作為電源檢測ＩＣ,。該器件的Ｒｅｓｅｔ有效電源復位電壓值定義為ＶＤＤ＝１．１Ｖ。ＴＰＳ３３０７－３３Ｄ可同時監(jiān)視兩種獨立電壓,，還可控制另外一種電壓,，這種電壓可以獨立調(diào)整并在內(nèi)部與復位邏輯電路相連。 ３　通信平臺的嵌入式系統(tǒng)設計 本設計的軟件系統(tǒng)包括底層軟件和系統(tǒng)軟件兩部分,，其中底層軟件主要是ＤＳＰ圖像處理算法以及啟動等運行程序,，這些程序可在ＣＣＳ環(huán)境下由Ｃ語言編寫并進行匯編優(yōu)化，ＣＣＳ是ＴＩ公司發(fā)布的ＤＳＰ軟件運行環(huán)境,； 在系統(tǒng)軟件方面,，基于ＰＣＩ總線的圖像處理系統(tǒng)所面臨的難點頗多，其中難度最大的是ＰＣＩ驅(qū)動問題,。 ３．１ 系統(tǒng)軟件的設計 系統(tǒng)軟件可以選用以ＶｘＷｏｒｋｓ為操作系統(tǒng)的嵌入式設計方法,。 ＶｘＷｏｒｋｓ操作系統(tǒng)的集成環(huán)境叫Ｔｏｒｎａｄｏ,。Ｔｏｒ-ｎａｄｏ集成環(huán)境是一個高效明晰的圖形化實時應用開發(fā)平臺，它包括一套完整的,、面向嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)和調(diào)測工具,。ＶｘＷｏｒｋｓ的優(yōu)點如下： （１）具有較好的可裁減性； （２）支持應用程序的動態(tài)鏈接和動態(tài)下載,； （３）具有較好的兼容性,； （４）具有很高的可靠性和穩(wěn)定性； （５）具有很好的實時性,； ＶｘＷｏｒｋｓ的多任務機制對任務的控制采用優(yōu)先級搶占和輪轉(zhuǎn)調(diào)度機制,，從而充分保證了實時性，并可用同樣的硬件配置滿足更強的實時性要求,，以便為應用開發(fā)留下更大的余地,。 ＰＣＩ設備有三種物理存儲空間：配置空間、存儲器空間和Ｉ／Ｏ空間,。其中配置空間是長度為２５６字節(jié)的一段連續(xù)空間,，空間定義如圖４所示，在配置空間中,，只讀空間包括設備標識,、供應商代碼、修改版本,、分類代碼以及頭標類型,。其中供應商代碼用來標識設備供應商的代碼；設備標識用來標識某一特殊的設備,；修改版本標識設備的版本號；分類代碼用來標識設備的種類,；而頭標類型用來標識頭類型以及是否為多功能設備,。除供應商代碼之外，其他字段的值可由供應商分配,。 基地址寄存器最重要的功能是分配ＰＣＩ設備的系統(tǒng)地址空間,。在基地址寄存器中，ｂｉｔ０（最低位）可用來標識到底是存儲器空間還是Ｉ／Ｏ地址空間,?；刂芳拇嫫饔成涞酱鎯ζ骺臻g時，ｂｉｔ０為“０”,，而當其映射到Ｉ／Ｏ地址空間時,，ｂｉｔ０為“１”。 在驅(qū)動ＰＣＩ設備時,，首先是ＰＣＩ設備的查找,。嵌入式操作系統(tǒng)一般都提供有相應的ＡＰＩ函數(shù)查找,。而在ＶｘＷｏｒｋｓ操作系統(tǒng)中，通過函數(shù)ｐｃｉＦｉｎｄＤｅｖｉｃｅＰＣＩ＿ＶＥＮＤＯＲ＿ＩＤＰＣＩ＿ＤＥＶＩＣＥｉｎｄｅｘ ＆ｐｃｉＢｕｓ ＆ｐｃｉＤｅｖｉｃｅ,，＆ｐｃｉＦｕｎｃ＿可以找到供應商代碼為ＰＣＩ＿ＶＥＮＤＯＲ＿ＩＤ,、設備標識為ＰＣＩ＿ＤＥＶＩＣＥ的第ｎ（ｉｎｄｅｘ＋１）個設備，并且返回總線號,、設備號以及功能號,，然后分別保存于＆ｐｃｉＢｕｓ、＆ｐｃｉＤｅｖｉｃｅ,、＆ｐｃｉ-Ｆｕｎｃ中,。 其次是ＰＣＩ設備的配置。通過操作系統(tǒng)提供的ＡＰＩ函數(shù)可以訪問ＰＣＩ設備的配置空間,，從而完成ＰＣＩ設備基址寄存器的配置,、中斷配置、以及ＲＯＭ基地址寄存器的配置,，最終得到ＰＣＩ存儲器空間和Ｉ／Ｏ地址空間的映射以及設備中斷號等,。在ＶｘＷｏｒｋｓ操作系統(tǒng)中，訪問ＰＣＩ設備配置空間的ＡＰＩ函數(shù)有：ｐｃｉＣｏｎｆｉｇＯｕｔＬｏｎｇ和ｐｃｉＣｏｎｆｉｇＩｎＬｏｎｇ等,，它們可分別完成對ＰＣＩ設備配置空間的讀寫操作,。 然后是根據(jù)ＰＣＩ設備的配置參數(shù)來編寫不同設備的初始化程序、中斷服務程序以及對ＰＣＩ設備存儲空間的訪問程序,。 ３．２ 遠程控制與通信鏈路 由于基于串行口的ＰＰＰ協(xié)通信方式現(xiàn)已被各種ＩＳＰ所接受,。而且ＶｘＷｏｒｋｓ系統(tǒng)也支持ＰＰＰ協(xié)議，因此,，在ＶｘＷｏｒｋｓ下通過Ｍｏｄｅｍ建立與ＩＳＰ的物理連接,，然后再完成設備的ＰＰＰ數(shù)據(jù)鏈路設置，就可以通過Ｉｎｔｅｒｎｅｔ實現(xiàn)遠程控制,。  

４　結(jié)束語 圖像采集系統(tǒng)的關(guān)鍵是如何對大容量的信息進行暫存,、壓縮、傳輸和處理,。本系統(tǒng)可以很好地解決這ｎ個難題,。在圖像信息暫存方面充分利用ＤＳＰ存儲空間的可擴展性，可保證系統(tǒng)暫存信息量的足夠大,；而信息壓縮則是ＤＳＰ最擅長做的事情,，ＤＳＰ可以在很短的時間內(nèi)完成大量的信息壓縮工作；ＰＣＩ總線的引入可保證信息在足夠的帶寬下進行快速傳輸,。而采用嵌入式ＶｘＷｏｒｋｓ操作系統(tǒng)又使得系統(tǒng)具有良好的靈活性和適應性,，同時也大大降低了系統(tǒng)成本。