基于DSP芯片TMS320DM642的嵌入式无线视频监控系统

115,200bit/s,支持上网最高速率153kb/s,采用AT指令集通过RS-232串口进行通信。DM642没有异步通用串行接口,需采用扩展异步通信芯片来实现串行通信。

TL16C752B是UART收发器,最高波特率可以达到3Mb/s(使用48MHz时钟源时),其内部具有64byte发送/接收FIFO,接收 FIFO的启动和停止可通过软件编程实现,支持多种波特率、多种串行数据格式。DM642与其连接采用EMIF控制,地址线A0～A2、数据线 D0～D7、读写控制信号IOR/IOW与经过驱动的总线相连,而选通信号CSA/CSB由GAL产生。TL16C752B与Q2358C模块之间通过 MAX3243进行电平转换连接。图4给出一路串行接口连接方式。

图4 系统串口通信接口

2.5 DE及USB通信模块

本系统中对采集视频要进行本地数据存储,采用CF卡或IDE硬盘来保存数据,在通过USB2.0将保存于CF卡或DE硬盘中的数据在需要时读出。DM642与DE接口通过GAL16LV8产生的信号进行控制。

TUSB6250采用内嵌8051内核的USB2.0到ATA/ATAPI桥接器,其完全兼容USB2.0标准,支持八个可配置终端(四路输入和四路输出)。内部集成USB存储设备传输协议,与ATA/ATAPI设备无缝连接。

内部集成的60MHz8051微处理器指令速度可达30MIPS,40kbyteRAM可灵活的配置为数据或代码RAM,13个通用I/O口能进行各种通信和控制使用,并有I2C接口。在本系统中通过I2C和HPI总线实现DSP和TUSB6250之间的通信。DE及USB部分接口见图5。

图5 DM642与IDE及USB部分接口

2.6 电源及其它模块

DM642采用双电源供电,内核电源采用为1.4V消耗电流为890mA;I/O电源采用3.3V消耗电流为210mA。由于内核电源电压低同时消耗电流较大,如果采用LDO电源效率较低,消耗功率将加大,所以在本系统中采用两个开关电源芯片TPS54310分别产生3.3V和1.4V电源,电源效率可达90%以上。

DM642提供了16个通用I/O,通过这些I/O实现键盘输入、控制开关量输入与输出。DM642的视频端口VP3配置为输出直接与LCD连接。另外,系统中采用DS1338作为实时时钟,提供实时时间信息。

3 系统设计中的注意事项

3.1 原理图设计

DM642内部运行频率是通过外部时钟输入经内部PLL倍频后得到,PLL倍频可通过CLKMODE1和CLKMODE2管脚来选择x1、x6或x12,因此这两个管脚外部一定要接相应的电阻可调,以便DM642可在不同速度下运行。

DM642有多种BOOT启动模式可选,如果选择EMIFA的FLASH作为启动时,FLASH的片选必须接到TCE1上。DM642可选字节顺序的大/小模式、外设的PCI、HPI、EMAC模式的选择是通过复位时LENDIAN、PCI_EN、PCI_EEAI、HD5、MAC_EN管脚的电平决定,一定要考虑其在复位时电平值做成可调的。

对于仿真器的EMU[1∶0]保证已经上拉,TRST下拉。另外,在AARDY管脚不使用时要保证其为高电平,NMI管脚不使用时要接地,在选择HPI模式时要保证HPI控制信号电平正确,同时对其他不使用的输入管脚进行正确处理。

3.2 PCB设计

DM642作为高性能数字媒体处理器不仅内部具有很高的运行频率600MHz、720MHz和1GHz,而且与外部的SDRAM的总线速度也达到100MHz或133MHz,如果外部的SDRAM由于布线原因达不到设计的希望速度,会降低系统的性能。

对于100MHz以上的信号总线,存在信号完整性问题。要保证信号的完整采用如下方法,对于SDRAM的时钟线尽量要短,到两个SDRAM的长度尽量相等;FLASH等其他外设不要直接与数据和地址总线连接,而应通过缓冲芯片(如SN74LVT16245B)连接;高速总线上要串入小阻值电阻,阻值大小可通过仿真得到,同时对线路更加要求进行阻抗限制。

DM642内部有PLL,对于PLL外部所接器件要尽可能靠近芯片,而且必须放在线路板的一面上。对于JTAG的连线长度不能超过6in,如果超过 6in长要加驱动。本系统中既有模拟部分又有数字部分,要注意模拟电源和数字电源的设计,尽量减少数字信号对模拟信号的干扰,否则对采集的视频信号会有雪花、条纹,音频信号产生噪音等。对视频、音频芯片尽量采用单独的电源芯片供电,模拟地和数字地要单点或采用磁珠相连。

4 结束语

依据以上硬件设计完成基于DM642的嵌入式无线视频监控系统,该系统以高速DSP为核心,辅以相应的外围电路,实现实时H.264视频编解码。目前,该系统已经顺利通过调试,连续运行稳定,为公安、交通、水利等行业的无线视频监控提供切实可行的方案,具有非常高的应用价值。