DM642无线图像传输的TS流传输新技术

摘要：介绍一种基于M642的视频无线传输系统，在此基础上重点探讨了关于TS流传输的问题，提出了使用McBSP和GPIO方式分别实现TS流传输，并给出了一种改进的乒乓方式。实验结果证明，采用McBSP和GPIO都可以解决TS流传输问题，但在速度和实现难度方面采用GPIO表现更好，改进型的乒乓结构也在一定程度上提高了程序的效率。
关键词：TS流传输；DM642；视频无线传输系统；EDMA；McBSP；GPIO

引言
无线通信技术因其免去了使用实体接线，为生活带来诸多便利，因此受到广大消费者的青睐。其中短距离无线通信技术作为无线通信的一个发展趋势，越来越受到人们的关注。数字图像信息及其处理技术正在发挥着越来越重要的作用，在人们生活中的地位也将越来越高。原来的民用设计普遍采用ASIC方式，如STi5517、STi5518等，但由于禁运等原因无法达到工业级及以上的标准。本设计采用的DM642和FPGA灵活性高，升级优化方便，且达到了工业级等级以上。本文主要介绍TS流传输的新方式，实现信源板中TS流实时传输到信道板上。

1 简介
1．1 基于DVB-T无线视频传输系统
无线视频传输系统的硬件实现框图如图1所示。本系统硬件分为4个组成部分：信源编码部分、信道编码调制部分、射频部分和接收机部分。

摄像头采集视频信号，并输出PAL制的模拟电视信号。视频解码器将AV视频信号数字化和解码，转化为YUV(4：2：2)格式输出。TMS320DM 642将原始视频以MPEG-2格式进行编码，并且将编码数据封装为TS数据流。TS数据流以SPI并行数据格式传递给信道解码部分。
信道编码部分通过FPGA(EP3C55F484)对数据进行DVB-T编码和中频调制，调制信号经过模拟上变频完成射频调制。
接收机部分通过接收射频信号并对其进行模拟下变频，提取出感兴趣的中频信号，利用信道解调器对其进行信道解码。解码后的信源数据流以TS流格式传送给TMS320DM642处理器。处理器先进行TS解包，再对MPEG-2数据流解压缩。根据系统不同设置，可以通过PCI接口发送至PC端进行后端数据处理，或通过视频编码器将视频信号还原为模拟电视信号。
1．2 传送流(TS流)
TS流是由打包的视频、音频基本码流再经过打包形成的复合码流，每包长度为188字节，或由PS流分段截取，适用于误码较大的应用环境。传送流的系统层可分作两个子层：一个是相应于特定数据流操作(PES分组层，可变长度)，该层是为编解码的控制而定义的逻辑结构，
PES头包括流的性质、版权说明(该节目是原始节目还是复制节目)、加入时间标签PTS和DTS、说明DSM的特殊模式等；另一个是相应于多路复用操作(TS分组层，188字节固定长度结构)，该层是针对交换和互操作而定义的，在TS头中加入同步、说明有无差错、有无加扰，加入连续计数和不连续性指示(因为节目流的包相互交叉)，加入节目参考时钟PCR以及包识别PID等。两个子层间的复用关系是将PES结构切割成一个个小包，作为TS包的净荷嵌入到TS流结构中而建立起来的，这种结构可以很方便地实现直接从传送流中解出原始音视频数据，也可从一个或多个传送流中抽取想要的基本流来进行解码，或构造新的传送流再次传输，还可以依据通信信道的质量在TS流与PS流间作切换。
1．3 数据在DM642接口的传输
I2C总线传输为140kb／s，速度慢，接口简单，适合于各种芯片参数的配置或EEPROM访问等数据量小的通信。视频口传输为27M×20b／ s，数据较快，接口复杂，功能单一，一般只用于DSP与视频编／解码器之间的视频数据传输。网口传输为10M／100M，通信协议复杂，若用FPGA实现，则接口也复杂，适合于DSP与PC机间的数据传输。McBSP传输为40 Mb／s，如果用FPGA实现接口较为简单，适合于DSP与FPGA低速数据传输。GPIO传输为10M×n，n是GPIO的引脚数目，接口极其简单，传输速度较快。如DM6437共有111个GPIO引脚，若用3个32位的GPIO则可达到960 Mb／s。即使用1个32位的GPIO bank也可以达到320 Mb／s，能够满足一般的数据传输需求。DM642有16个GPIO口，速度也可达到160 Mb／s，满足设计要求。图2即是GPIO方式传输TS流需要的时序。

如果利用任务或中断的方式传输数据，因为数据量大，势必增加CPU的负担，这种负担很有可能是CPU无法承受的。例如使用任务来传输，若数据为8 MB／s，则这个任务占用CPU 80％的时间，这是本应该占据大部分时问的图像压缩算法无法忍受的，并且时常可能被突如其来的中断打断而丢失数据。若利用中断来同步传输，而使CPU大部分时间在中断中，亦是不现实的。这里采用DSP中的增强型的DMA模块(EDMA)，在CPU不参与的情况下完成数据传输，只有传输完成才