基于TM1300的可视电话终端研究

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网
摘要:简要介绍Philips公司的多媒体数字信号处理器TM1300,重点阐述以TM1300为核心实现可视电话终端的一种方案。本方案按照ITU-T制订的H.324系列标准建议,对输入音频和视频信息分别进行了基于G.723.1协议和H.263标准的信源编码,然后,根据信息分组复用H.223标准和通信控制规程H.245标准在PSTN上进行传输。 关键词:TM1300 H.324 G.723.1 H.263 引言 1996年ITU-T制订了在PSTN上传输多媒体信息的H.324系列标准建议,主要包括视频编解码(Video Codec)H.263标准、信息流分组复用(Multiplex)H.223标准、通信控制规程(Control)H.245标准、低码率语音编码(Speech Codec)G.723.1标准以及调制解调器(Modem) V.34bis标准等。其中G.723.1协议可将64Kb/s的PCM语音信号压缩至6.3Kb/s甚至5.3Kb/s,H.263协议可将视频信息压缩到20Kb/s左右;因此,压缩后的语音和图像信号的码速率低于28.8Kb/s,而V34调制解调器已实现了PSTN上的33.6Kb/s码速率的传输。这样,就可以在普通模拟电话网络(PSTN)上利用V.34调制解调器实现实时传输多媒体信息。 H.324终端可以有两种实现形式:基于PC机支持的可视电话终端和无需PC机支持的“独立式”可视电话终端。前者需要PC机、摄像头、视频捕获卡、内置或外置Modem;后者需要将显示器、摄像头、普通电话集成一体,形成一独立的小型可视电话终端。本文介绍的可视电话终端属于后者。它是以Philips公司的TM1300多媒体DSP为核心来实现的,主要包括话音和图像的采集、编解码、显示、回放,码流复用及通信控制等功能模块。 1 TM1300处理器简介 TM1300是Philips公司于1997年以来推出的系列多媒体DSP Trimedia的最新一款性能优良的多媒体处理芯片。它以多媒体处理和通信功能为主,融合了CPU芯片原有的计算功能,已广泛应用于多媒体专用设备、家电及宽带通信设备。TM1300结构框图如图1所示。 TM1300特别针对数字视频和音频应用进行了结构优化,集成视频输入、输出接口,音频输入、输出接口以及通信线路接口等围设备。其核心32位的处理器,能够进行32位的线性寻址,寻址能力可达到4GB;同时,它含有128个通用寄存器,这些寄存器不像其它DSP的寄存器那样分段,所有的操作都可以使用这些寄存器,其核心处理器采用的是VLIW(Very Long Instruction Word)超长指令字结构,可以在每一个时钟周期内同时进行5个操作。VLIW结构还可以减少处理器的工作量,核心CPU的运行由实时操作系统内核进行控制。相互独立的多媒体输入、输出单元可以接收和输出格式化数据。TM1300提供4个通用的定时器,其中三个可被编程用来产生CPU时钟周期、数据/指令断点、Cache跟踪、音频/视频时钟等等。其SPDIF输出单元可输出高速的串行数据流,主要应用于向外部音频设备输出SPDIF格式的数字音频数据。由于数据流内容完全由软件控制,因此,SPDIF输出单元也可用作通用的高速输出设备,如UART。TM1300内部有专用的16KB的数据高速缓存和32KB的指令高速缓存,并且数据高速缓存是双端口的,允许同时进行双向访问。此外,TM1300还带有一些专用的协处理器和专用的多媒体指令,其内部和功能单元之间通过一个高性能的总线和存储系统进行通信,开发者可以充分利用TM1300硬件体系结构的特性,提高视频、音频编解码算法的运算速度。变长解码协处理器(VLD COPROCESSOR)可以完成H.261、H.263、MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4码流的哈夫曼解码;图像协处理器ICP(Image Coprocessor)可以在不需CPU参与的情况下对图像进行缩放和滤波处理。 多媒体应用要求系统资源和活动得到高效的管理,TM1300处理器支持pSOC实时多任务操作系统内核,pSOS操作系统由美国ISI(Integrated System Inc)公司开发。它基于开放式操作系统标准,并且针对多媒体应用作了专门的优化。pSOS真正实现了抢先式、基于优先级的任务调度及合理的中断处理。内核保证在任务时刻,正在运行的任务在所有准备好的任务中具有最高的优先级,更高优先级的外部事件可以抢先改变调度的行为,通过改变抢先特性,或调度任务时间片,用户可以改变调度的行为。PSOS还具有以下特点:动态的、基于对象的多任务及动态的存储分析;灵活的计时管理和时钟服务;先进的错误处理和故障恢复等。pSOS操作系统在内核层将与硬件有关的操作放在一个模块中,对系统服务层以上则屏蔽了具体的硬件特性。 2 可视电话终端构成与工作原理 2.1 系统框图和工作原理 图2是基于TM1300的“独立式”可视电话终端的基本框图。图2右边的的EEPROM、Flash存储器和SDRAM可分别看作PC中的BIOS、HARDDISK(硬盘)和RAM(内存),V.34/ISDN为通信端口。在给终端加电后,TM1300首先从EEPROM中读取系统启动的一些重要信息,例如CPU工作的时钟频率,外围SDRAM的大小等信息。然后CPU从EEPROM中把启动程序读入SDRAM,再由启动程序把FLASH MEMORY中的主程序读入SDRAM并开始执行。图2左边的视频输入/输出(VI/VO)单元和音频输入/输出(AI/AO)单元功能描述如下: (1)视频输入/输出单元(Video in/Video out) 视频输入单元接收符合CCIR601/CCIR656标准的YUV 4:2:2格式的数据。数据在输入后先被拆分成独立的Y、U、V数据,然后送入SDRAM中。另外,可根据需要对输入的视频数据进行水平方向的亚采样。视频输出单元输出符合CCIR601/CCIR656格式的视频数据,它还可对输出的数据进行内插,以使亚采样后的数据恢复为640点/行或720点/行。 (2)音频输入/输出单元(Audio in/Audio out) 音频输入/输出单元分别与串行的ADC(模数转换)、DAC(数模转换)芯片相连,采样时钟受TM1300控制,采样频率可从直流到100kHz。输入输出的数据可是8位或16位的串行单声道立体声数据。 本终端工作过程简述如下:首先,本地A机摄像头输入数据,经视频解码器解码转换为符号CCIR601/CCIR656标准的YUV4:2:2格式的数据,同时麦克风输入的数据经音频编解码器解码完成A/D转换。解码后的音频、视频数据随即传送给TM1300的音频、视频输入端品,TM1300将输入的数据分别按G.723.1和H.263协议编码,然后以H.223标准实现对音频、视频数据流复用,再按H.245规程将复用后的数据流经V.34或ISDN通信端口发送至传输网,传送到远端B机。B机收到A机传送过来的数据后,先以H.223标准对音频、视频数据流解复用,然后分别完成基于G.723.1和H.263协议的音频、视频解码,再由音频、视频输出端口发送给音频、视频编码器,经编码转换后由喇叭、电视机输出。B机传送给A机的数据处理过程如此相同,这样通信的双方就实现了可视电话通信。 2.2 外围芯片的选择 在本终端中,TM1300的主要外围芯片的选取情况如下: ①视频解码器。本方案选用了Philips公司的SAA7113,实现视频A/D变换,反混迭滤波,线性相位锁定,行、场同步信号检测,数字亮度分离等功能;能够将NTSC、PAL或CVBS等模拟视频信号解码为符合CCIR601/CCIR656标准的YUV4:2:2格式的数字视频信号。 ②视频编码器。选用Philips公司的SAA7121,将输入的数字YUV视频数据编码为NTSC、PAL或CVBS等模拟视频信号输出。 ③音频编解码器。选用Philips公司的UDA1344,该芯片将A/D和D/A转换功能集于一身,可以对麦克风输入的模拟声音信号进行A/D转换成为数字信号,形成串行数字音频流送到TM1300的音频输入口。同时,它也可将从VO输入的数字信号进行D/A转换成模拟立体声信号,然后输出至喇叭; ④SDRAM。选用三星公司的K4S641632E_TI/P75,其存储结构为1M%26;#215;16Bit%26;#215;4Banks,工作速度可达到133MHZ,选用高速、大容量的SDRAM可为今后的系统升级提供方便; ⑤Flash。用于存储主程度,它是一种高密度、高稳定性、低成本、可快速擦写的非易失性存储器。它与ROM、EPROM相比,提供了更高的性能,更大的灵活性;与SRAM、EEPROM相比,它有更高的密度和更合理的价格。这里选择是AMD公司的AM29LV400BT芯片,它内部有32个128位可擦除块,存储容量为32M位,数据线可选择为8位或16位。 结语 由于实时多媒体数据处理算法比较复杂,运算量大,因此它对DSP的处理能力有很高的要求。TM1300运算能力可达6.5BOPS(每秒十亿次操作),具有良好的内部接口,灵活的外部接口和强大的多媒体处理能力,因而它完全可以满足多媒体数据处理实时性的要求。在选定了DSP之后,我们选择了它的外围芯片并进行了电路设计。但是由于实时多媒体数据处理算法比较复杂,运算量大,因此为获得更好的图像和语音质量,仅仅依赖硬件的高效是不够的,还需不断改进视频、音频数据处理的算法,同时对TM1300的程序代码进行优化。

关键字:可视  可视电话  电话  终端

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/wltx/qtjs/200703/2698.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
可视
可视电话
电话
终端

小广播

独家专题更多

TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved