1 引言

　　数字视频就是以数字形式记录的视频，和模拟视频相对的。数字视频有不同的产生方式，存储方式和播出方式。比如通过数字摄像机直接产生数字视频信号，存储在数字带，P2卡，蓝光盘或者磁盘上，从而得到不同格式的数字视频。然后通过PC，特定的播放器等播放出来。

　　模拟视频的数字化包括不少技术问题，如电视信号具有不同的制式而且采用复合的YUV信号方式，而计算机工作在RGB空间；电视机是隔行扫描，计算机显示器大多逐行扫描；电视图像的分辨率与显示器的分辨率也不尽相同等等。因此，模拟视频的数字化主要包括色彩空间的转换、光栅扫描的转换以及分辨率的统一。

　　模拟视频一般采用分量数字化方式，先把复合视频信号中的亮度和色度分离，得到YUV或YIQ分量，然后用三个模／数转换器对三个分量分别进行数字化，再转换成RGB空间。

　　2 DaVinci技术简介

　　DaVinci技术是TI公司针对数字视频图像处理及应用而提供的一套完整的解决方案，包括处理器、开发工具、软件以及系统技术。DaVinci技术可利用数字信号处理与集成电路技术提供高度集成的片上系统（SoC），优化和处理数字视频。该片上系统具有高效的处理能力、存储器、I／O带宽。在该平台上，Tl及其第三方合作伙伴集成了构成数字视频系统所需的各种组件，这些组件都基于DaVinci平台。同时开放式开发平台还扩展到应用程序，实现应用程序也基于相同的DaVinci平台。

　　达芬奇技术是一种数字图像、视频、语音、音频信号处理的新平台，一经推出，就受到热烈欢迎，以其为基础的应用开发层出不穷。该技术是一种内涵丰富的综合体，包含达芬奇处理器、软件、开发环境、算法库和其他技术支持等。正因为涉及的技术面广，因此有比较高的技术门槛。

　　目前TI公司采用Davinci技术的器件主要分为3类：①ARM926EJ+MJCP（MPEG4和JPEG协处理器MPEG4/JPEG），典型器件TMS320DM355；②采用TMs320C6000系列的DSP TMS320DM643 1／33/35／37和TMS320DM647/8；③由ARM926EJ+TMS320C6000系列的DSP TMS320DM6446／43／41，其中TMS320DM6446／41还包括视频图像协处理器VICP。表1给出，TI公司的DaVinci技术器件引比较。

　　3 TMS320DM355简介

　　高性能、低功耗的TMS32DM355 DaVinci技术器件由于内部无DSP内核的多媒体处理器，采用协处理器MJCP实现多媒体数据编解码。因此TMS320DM355可实现低功耗，低成本设计方案。TMS320DM355在高清MPEG-4编码过程中的功耗约为400 mW，而待机功耗仅为1 mW。视频模式下使用基于TMS320DM355的数码相机，两节AA电池可录制80 min的高清视频，使HD产品电池寿命延长一倍。TMS320DM355内部集成的视频处理子系统VPSS（Video Processing Subsvrs-tem）、MPEG-4／JPEG协处理器（MJCP）、ARM926EJ-S内核以及多种外设组成，可应用于数码相机、IP摄像机、数码相框、医学成像及婴儿视频监护器等领域。图1为TMS320DM355的内部功能框图。

　　TMS320DM355包括1个哈佛结构ARM核：ARM926EJ-S处理器支持ARM扩展DSP指令和Jazelle技术、32 KBRAM、8 KB ROM，16 KB I-cache、8 KB D-cache；它能够处理16／32位指令和8／16／32位数据。它通过使用协处理器CPl5和保护模块增强体系结构，并提供数据和程序内存管理单元MMU。MMU具有2个64项的转换旁路缓存器TLB用于储存指令和数据流，每项均可映射存储器的段、大小页。为了保证在内核周期内存取指令和数据，提供了独立的16 K字节指令Cache和8 K字节数据Cache，指令和数据Cache通过VIVT4路连接。另外，该器件还具有提升内核性能的写缓冲，其缓冲数据容量高达17字。

　　专用的视频图像处理器用于处理视频数据：视频处理子系统VPSS包括视频前端输入接口VPFE和视频末端VPBE输出接口，视频前端输入接口用于接收外部传感器或视频译码器等输入的图像信息，其中视频前端输入（VPFE）接口是由CCD控制器、硬件图像信号处理器一图像通道IP-IPE模块、自动曝光／白平衡／聚焦模块H3A和寄存器组成。用于实时图像处理，它把从CMOS／CCD得到的原始图形转换为国际电信联盟ITU数字视频标准BT.60I／BT.656的8／16位数字YCbCr 4：2：2；H3A模块则提供原始图形信息。

　　视频末端输出（VPBE）接口由在线视频显示处理器／屏幕视控系统OSD和兼容NTSC／PAL视频输出编码器VENC组成。在线视频显示处理器能显示2组独立的视频窗口或2组独立的OSD窗口。还能以视频窗口、OSD窗口和属性窗口形式显示。视频解码器以54.MHz的速率进行D／A转换，提供NTSC／PA L，S等格式的视频或音频输出。同时该器件还具有8／16位YCC到18位RGB666数字输出；ITU数字视频标准BT.601／BT.656的8／16位数字YCbCr 4：2：2接口：输出还支持同数字高清电视HDTV（720p／1080i）扩展编码器连接的接口。通过缓存逻辑与TMS320DM355的DDR2／mDDR片上控制器相连，便于访问存储器，向存储器存储由摄像头采集并经VPFE处理的图像信息，便于将存储的图像信息通过VPBE输出到显示设备。

　　数字图像处理方面，MPEG4和JPEG硬件协处理器MJCP（MPEG4／JPEGG　Coprocessor）能以720p格式与30帧／s的速度提供高清MPEG4-SP编解码功能，和以每秒5千万像素的速度提供JPEG编解码功能。在存储方面，扩展存储器接口EMIF包括1个8／16位和1个16位mDDR／DDR2，可扩展存储器的类型为mDDR，DDR2，SDRAM，OneNAND，NANDFlash，SM／xD等；其他片上外围扩展控制器还包括：2个MMC（Multimedia　Card）／SD（Secure·Digital）接口；2个音频接口ASP（Audio Serial Port）接口控制器，支持AC97音频编码接口、12S等接口形式：1个主／从I2C（Inter-Integrated Circui）接口控制器：1个USB 2.OTG接口控制器：1个可配置的视频专用的输入和输出端口等。

　　4 系统设计

　　该系统设计结构包括硬件系统和运行在硬件系统上的软件系统，如图2所示。图中虚线以下是系统硬件部分，其主要由3个部分组成：图像信息的获取、图像信息的处理和存储、图像信息的展示。即分别对应夜晚也能摄像的PAL／NTSC红外摄像头。印刷电路板PCB板硬件对视频信息进行压缩等编码操作和SD卡存储，以及TFTLCD播放装置。

　　虚线以上是系统软件部分，软件部分包括系统软件、开发支撑软件和应用软件。系统软件包括加载引导Linux操作系统的。BootLoader-U-boot、DaVinci技术软件包和Mon-taVista Linux操作系统：开发支撑软件主要是用于数据管理的嵌入式数据库，进行用户图形界面开发的图形用户界面GUI软件；应用软件是在DaVinci技术、操作系统、数据库和图形用户界面软件基础上开发的便携式多媒体监控器系统。

　　5 系统硬件设计

　　视频监控器主要包括图像信息的获取、图像信息的处理和存储、图像信息展示3部分。对应PAL／NTSC红外摄像头用于获取视频信号；PCB印刷电路板和SD卡用于完成视频信息的处理和存储；TFT LCD用于播放和展示。

　　系统构成与信号流向如图3所示，为了方便信号流程的表示，将视频处理子系统VPSS的两个部分独立，视频处理前端VPFE连接信号的输入端，视频处理后端VPBE连接信号的输出端。从图3可看出利用TMS320DM355基本上在不增加外围控制器的情况下就可构成一个便携式多媒体监控器。