首頁 > 鄧健志，程小輝 2008/06/11
1 引言隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、圖像處理技術(shù)及嵌入式技術(shù)日趨成熟，視頻監(jiān)控技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用。銀行、工廠、政府、學(xué)校等部門，都設(shè)置有監(jiān)控系統(tǒng)。尤其是在國際上一系列恐怖事件后，人們更感到監(jiān)控系統(tǒng)的重要。而且要求視頻監(jiān)控設(shè)備有高清晰的視頻效果的同時，還能對現(xiàn)場進行實時控制。所以，此類設(shè)備不但要有更高的數(shù)據(jù)處理能力和處理精度，還要有強大的系統(tǒng)控制、管理能力以及高速的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率。
目前，市面上主流的視頻監(jiān)控設(shè)備，大致可以分成兩類，一是基于通用微處理器，二是基于數(shù)字信號處理器DSP。兩種芯片在功能上有各自的特點，通用芯片適用于系統(tǒng)控制、管理和信息通訊等，DSP芯片則更適合執(zhí)行復(fù)雜的數(shù)字計算、音視頻數(shù)據(jù)處理等。若兩種芯片協(xié)同工作，就能一定程度上克服各自的不足，更好的發(fā)揮他們的優(yōu)勢�；谶@個考慮，本文提出了一個通用微處理器（ARM）與DSP的接口設(shè)計方案，以實現(xiàn)兩者的實時通信。
2 系統(tǒng)概述
2.1 ARM7 S3C44B0X的特點
S3C44B0X是SAMSUNG公司推出的一款16/32位的RISC（Reduced Instruction Set Computer）構(gòu)架的處理器，它采用的是ARM7TDMI內(nèi)核，最高工作頻率可以達到66MHz。這是一款高性能、低功耗的微處理器，內(nèi)部集成了豐富的資源，包括：8KB的Cache、RAM、LCD控制器、DMA、UART和IIC總線接口等。主要用于GPS定位系統(tǒng)、無線通信、手持設(shè)備、監(jiān)控系統(tǒng)和車載裝置的開發(fā)。
S3C44B0X的存儲系統(tǒng)支持256MB的空間，劃分成各32MB的8部分。系統(tǒng)存儲器分配為BANK0～BANK7�？梢苑謩e用作外部存儲器和LCD、USB等外設(shè)的連接。其中，Bank0接FLASH，用于存放系統(tǒng)BIOS。Bank1接FLASH硬盤，用作系統(tǒng)硬盤，構(gòu)建文件系統(tǒng)。Bank2接USB口，Bank3接LCD模塊，Bank6接SDRAM，Bank4、Bank5、Bank7保留。
2.2 DSP TMS20DM642的特點
TMS320DM642（簡稱DM642）是TMS320C6000系列中性能最好的一款定點DSP，基于美國德州儀器公司開發(fā)的Veloci TI第二代高性能超長指令字VLIW（Very Long Instruction Word）構(gòu)架而設(shè)計，芯片采用兩級緩存的結(jié)構(gòu)，能夠支持一系列功能強大的外設(shè)。DM642擁有大量片上資源：64-bit 外部存儲器接口、加強型DMA控制器、16/32位HPI接口、IIC總線、GPIO、多媒體卡控制器、USB、多通道音頻接口、10/100Mbs以太網(wǎng)、管理數(shù)據(jù)輸入輸出模塊等，是一款性能優(yōu)越的多媒體處理器，是設(shè)計數(shù)字音視頻處理系統(tǒng)的首選。
2.3主機接口HPI介紹
HPI（Host-Post InteRFace）接口是DSP與主機相連接的一個并行通信口，是構(gòu)建主從式系統(tǒng)，實現(xiàn)主機與從機通信的重要接口。主機通過HPI可以訪問DSP內(nèi)全部的存儲空間及地址空間映射的外設(shè)，進而控制DSP，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。DM642的HPI接口有HPI16和HPI32兩種工作方式，在HPI16的方式下，高16位數(shù)據(jù)端口HD[31:16]還可又用于PCI接口通信。
DM642的HPI接口信號線有：32條主機數(shù)據(jù)總線，在非復(fù)用模式下，數(shù)據(jù)總線只傳輸數(shù)據(jù)信號，而在復(fù)用模式下，還可用于地址信號的傳輸；HR/W_（_表示負(fù)邏輯有效）是HPI接口的讀/寫信號使能；HCS_、HDS1_、HDS2_是片選信號，三者在DSP的內(nèi)部，經(jīng)過一個邏輯門，作為數(shù)據(jù)的讀/寫控制邏輯；HRDY_是就緒信號，當(dāng)輸出為低電平，表示接口忙，反之，表示可以對接口進行操作；通過控制HRDY_，可以實現(xiàn)主機與DSP的握手通信；HINT_為DSP對主機的中斷請求輸出；HHWL用于在16位模式下識別高低半字；HAS_是地址選通信號；HCNTL0/1是HPI接口的功能選擇位，HCNTL0/1的功能描述如表1。
表1 HCNTL0/1功能描述
HPI寄存器共占用了256KB的內(nèi)存空間，對應(yīng)的16進制地址范圍是：0X01880000～0X018BFFFF。其中，HPIC的起始地址為0X01880000，HPIA寫的起始地址0X01880004，HPIA讀的起始地址為0X01880008，其他地址空間保留。在CPU對HPI進行讀寫操作時，必須正確的設(shè)置HPI寄存器。
圖1 HPI32的讀/寫時序圖
3.2硬件設(shè)計
主機通過HPI接口訪問DSP內(nèi)部RAM，通過控制寄存器HPIC、地址寄存器HPIA、數(shù)據(jù)寄存器HPID實現(xiàn)RAM的讀/寫。ARM主機與DSP從機的通信就是對這幾個寄存器的操作。在編寫接口驅(qū)動時，HPI接口是被看作接到主機RAM的外設(shè)，由硬件設(shè)計可知，它被映射到BANK4的存儲空間（對應(yīng)的存儲器地址是0X08000000～0X0A000000）。
結(jié)合時序分析和硬件的設(shè)計，可以編寫接口驅(qū)動。驅(qū)動主要包括兩部分：首先是HPI寄存器初始化，然后是HPI接口的讀/寫代碼。以下是HPI接口驅(qū)動的部分代碼。
/* 地址及數(shù)據(jù)初始化 */
#define BASE_ADDR 0X08000000 // 定義基地址
/* HPIC、HPIA、HPID讀寫地址的偏移量 */
#define HPIC_WR 0X00
#define HPID_A_WR 0X04
#define HPIA_WR 0X0C
#define HPIC_R 0X10
#define HPID_A_R 0X14
#define HPIA_R 0X1C
/* HPI讀、寫代碼 */
unsigned long hpi_read_data (unsigned long addr)
{ unsigned long data;
data=read_data(BASE_ADDR+HPID_R); // 讀取數(shù)據(jù)
return(data); }
unsigned long hpi_write_data (unsigned long addr)
{ unsigned long data;
set_addr(addr); // 設(shè)置起始地址
write_data(BASE_ADDR+HPID_WR); } // 寫入數(shù)據(jù)
4 結(jié)語
在主從式視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，通過HPI接口的設(shè)計，實現(xiàn)了S3C44B0X與DM642的高速通信。S3C44B0X運行的HPI讀/寫程序，通過設(shè)置相應(yīng)的中斷控制信號和對HPIC、HPIA、HPID三個寄存器的操作，實現(xiàn)對DM642內(nèi)存空間的訪問，并且可以控制映射到內(nèi)存空間的數(shù)據(jù)采集終端及其他外設(shè)，從而實現(xiàn)了雙核間的數(shù)據(jù)交換。由此證明，在S3C44B0X與DM642構(gòu)建的主從式系統(tǒng)中，利用HPI設(shè)計的接口電路可以準(zhǔn)確、實時的實現(xiàn)兩個芯片間的數(shù)據(jù)通信。
本文作者創(chuàng)新點：采用HPI32（32位）方式設(shè)計主從式系統(tǒng)的通信接口，與HPI16（16位）和HPI8（8位）相比，速度更快，雙核的協(xié)同工作性能更優(yōu)。
參考文獻
[1]SAMSUNG.S3C44B0X USER`S MANUAL[Z]. http://www.samsung.com
[2]TEXAS INSTRUMENTS.TMS320DM642 USER`S MANUAL[Z]. http://www.ti.com
[3]李巖,榮盤祥編著.基于S3C44B0X嵌入式uCLinux系統(tǒng)原理及應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社.2005
[4]汪春梅,孫洪波編著.TMS320C5000 DSP系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)實例[M].北京:電子工業(yè)出版社.2004
[5]徐錚,劉方.ARM S3C4510B與DSP C5416的接口設(shè)計[J].儀器儀表用戶. 2005.6.93-94
[6]楊健,張慧慧,于東琴等,一種HPI技術(shù)在雙機系統(tǒng)通信中的應(yīng)用[J].微計算機信息. 2006.22.127-129
微計算機信息
