基于NDK的数字电视传输流(TS)网络采集系统

DSP(TMS320DM643)算法处理模块

此模块主要以TI公司的TMS320DM643为核心的嵌入式系统组成。主要实现从PLD模块接收传输流数据包，把数据包打包成TCP/IP格式，并实现对网络接口(BCM5221)控制模块的初始化，然后把数据包传送到网络模块。

为了实现上述功能，必须建立起一套以TMS320DM643为核心的基本系统。系统各个组成部分如图3所示。


系统的具体配置

时钟配置：EMIF内核时钟ECLKIN是133MHz。此外，系统上外设总线、EDMA传输和L2存储器的工作时钟为CPU内核时钟的1/2，即300MHz；片上定时器的工作时钟为CPU内核时钟的1/8，即75MHz。

中断配置：TMS320DM643除了RESET和NMI引脚提供外部不可屏蔽中断请求输入以外，还有2个外部中断引脚GP0[5]/EXT_INT5、GP0[7]/EXT_INT7提供可屏蔽的外部中断请求输入。系统中EXT_INT5外部中断用作PLD模块的请求接收数据信号，每当PLD模块接收完一个传输流(TS)包就会发送一个外部中断信号给DSP，通知DSP接收数据。此外，EDMA中断用于当接收完一个包的数据后做后续处理。

系统对EMIF的使用情况：

系统在CE0空间扩展了4 Mx64-bit的S DRAM 存储器( MT48LC4M32BPG) ，用于存储程序与数据。SDRAM的工作时钟由T MS320DM643 的E CLKOUT1 提供，与E MIF 的工作时钟频率相同，本系统中默认为E CLKIN 为其时钟源，即133MH z。

系统在CE1空间扩展了4Mx8-bit的Flash存储器(Am29LV033C)。在对FLASH进行读/写访问前，需要通过EMIF的CE1控制寄存器CE1CTL将CE1空间配置为8-bit异步存储器接口，及读/写时序。

系统在CE2空间扩展了与PLD模块的fifo模块连接的接口。在DSP看来，fifo模块可视为8-bit异步只读存储器。如图2所示，fifo模块的读使能信号rdreq与TMS320DM643的CE2片选信号连接；fifo模块的读时钟信号rdclk，与TMS320DM643的ARE读使能信号连接。

以太网(EMAC与MDIO)接口

TMS320DM643上集成有一个EMAC+MDIO片上外设，EMAC是Ethernet Media Access controller的缩写，即以太网媒体访问控制器，MDIO是Management Data Input/Output的缩写，即管理数据输入/输出模块。EMAC+MDIO用于为以太网物理层(PHY)器件提供接口，其中EMAC为接口以太网PHY提供数据通路，MDIO为接口以太网PHY提供管理信息通路。以太网接口主要功能如下：符合IEEE 802.3协议；支持传媒无关接口(MII)；八个独立的发送与接收通路；同步的10/100Mbit的数据操作；广播及多帧的传送。

TMS320DM643的网络接口的原理框图如图4所示。


图 4描述了EMAC+MDIO与DSP中间有一个EMAC control module模块。它主要包含一些必备的使EMAC更加有效的使用DSP的存储空间，控制其复位、中断的一些逻辑。这些寄存器的地址空间为：0x1C800000～0x1C803FFF。

网络接口(BCM5221)控制模块

本系统中用Broadcom公司的BCM5221作为10/100Base-TX以太网收发器，BCM5221的MII接口与TMS320DM643的MII接口对接。具体接口如图5所示。RJ45连接器选用AMP公司的406549-1，其上带两个LED指示灯，右边的LED为绿色，用作指示连接状态。左边的为黄色，正常情况下用来指示数据传输。


电源模块

系统包括四组电源：系统外接稳压电源，把220V的交流电源电压转换成5V直流电压；PLD模块电源有两种电源供电，分别是3.3V和1.5V；TMS320DM643需要2种电源，分别为CPU核心和周边的I/O接口供电。周边I/O电压要求3.3V，CPU核心电压只要1.4V；网络接口控制模块采用3.3V电源供电。

系统的软件设计

系统的软件设计主要是通过TI公司推出的专门针对C6000系列的TCP/IP网络开发包NDK(Network Developer's Kit)来实现的。该开发包支持TCP/IP协议，并占用较少的系统资源。NDK仅用200~250KB程序空间和95KB数据空间即可支持常规的TCP/IP服务。所以，NDK很适合目前嵌入式系统的硬件环境，是实现DSP网络开发的重要工具。

系统软件的框图如图6所示。


具体流程：系统配置主要在初始化函数中完成，此初始化函数将在.cinit初始化后，并在DSP/BIOS初始化和main函数之前调用。系统配置需要开启INT8中断，也就是EDMA传输中断，并设置GPIO7引脚为高电平，从而使PLD模块始终处于初始状态。TCP/IP协议配置在任务线程中完成，主要实现服务器IP地址和网关的配置。当其完成后，系统就会触发一个软件中断，在软件中断程序中，服务器会产生一个用于侦听的端口，并开始侦听网络上的请求。此时，服务器已经处于待命状态，等待客户机的传输请求。

当客户机的传输请求到来时，系统首先会使GPIO7引脚变为低电平，PLD模块开始发送数据。当其接收到一个完整的传输流数据包后就会发一个中断给DSP，DSP启动EDMA，用ping-pong的方式接收数据进入特定的存储器，当接收完一个完整的传输流数据包后，会产生硬件EDMA中断，中断程序主要是设置特定的标志为1，然后退出硬件中断，重新回到软件中断程序。当软件中断程序检测到特定的标志为1时，就会开始向网络中传输在存储器中的传输流数据包给客户机。当一个数据包传输完毕后，特定的标志会被置0，系统等待下一个数据包的到来。

当客户机要求停止传输的请求到来时，系统会重新使GPIO引脚变为高电平，PLD模块回到初试状态。此时系统也会处于待命状态，继续侦听网络。