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基于“银河飞腾-DSP”的视频显示子系统的设计

作　者: 谷会涛
导　师: 陈书明
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: “银河飞腾”-D4B “银河飞腾”-VDSP 数字信号处理器数字多媒体处理器视频显示子系统视频处理视频滤波
分类号: TP368.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 47次
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内容摘要

随着各种高性能数字信号处理器的出现,由以数字信号处理器为核心的嵌入式系统来实时高速地完成大数据量的数字视、音频编解码等多媒体应用已逐渐成为嵌入式系统开发的热门。本文对以“银河飞腾”—DSP为基础的视频显示子系统的设计实现进行了研究,针对两种方案进行了设计实现。第一种方案是基于“银河飞腾”—D4B和FPGA实现的视频显示子系统。该系统中在“银河飞腾”—D4B上运行MPEG4视频解码程序,使用FPGA实现了视频图象分辨率的等比例放大,扫描方式的转换功能和将图象数据转化成标准的视频流,格式化输出的功能。该系统目前已经完成板级调试,系统接口兼容性好,性能稳定,可以流畅地提供一路BT.656格式视频流的输出。本文又继续分析了第一种方案的不足,研究了当前国际上各种数字多媒体处理器的大量文献,提出了第二种方案。第二种方案是以“银河飞腾”—D4B核为核心,集成专用的视频处理部件和高速的外部存储器控制部件在DSP片内,设计一款全新的数字多媒体处理器“银河飞腾”—VDSP。本文就集成的视频显示子系统进行了设计实现。视频显示子系统中实现了一个异步FIFO模块,一个流水化的视频滤波模块和一个可编程配置的视频格式化输出模块。本文完成了视频显示子系统的Verilog代码设计,并对整个子系统进行了模拟。结果分析表明,与第一种方案相比,第二种方案中系统的性能得到了很大的提升,较好的解决了第一种方案的不足,可以支持各种标清和高清显示标准。在本文的最后,讨论了“银河飞腾”—VDSP中集成的视频显示子系统的功能验证方法。功能验证的方法主要有模拟验证和FPGA仿真验证。给出了一种使用基于“银河飞腾”—D4B和FPGA的仿真板来模拟视频显示子系统接口时序,进行FPGA仿真验证的方法。

全文目录

摘要  11-12
ABSTRACT  12-13
第一章引言  13-20
  1.1 “银河飞腾”-D4B简介及其在数字多媒体领域的应用  13-15
  1.2 数字多媒体处理器概述  15-18
    1.2.1 数据多媒体处理器的特点  16
    1.2.2 数字多媒体DSP芯片简介  16-18
  1.3 本文研究的目的、意义及主要内容  18-19
  1.4 本文的结构  19-20
第二章基于“银河飞腾”-D4B和FPGA的视频显示子系统设计  20-37
  2.1 基于“银河飞腾”-D4B实现的机顶盒系统介绍  20-21
  2.2 视频显示子系统基本结构  21-22
  2.3 DSP外设接口连接以及视频解码与FPGA的同步机制  22-26
    2.3.1 EMIF与SDRAM的接口  23-24
    2.3.2 EMIF与FPGA的接口  24-25
    2.3.3 视频解码程序与FPGA的同步机制  25-26
  2.4 SAA7121的配置  26-28
  2.5 FPGA功能实现  28-34
    2.5.1 FPGA输入数据和输出数据格式简介  29
    2.5.2 视频处理模块实现  29-32
    2.5.3 I~2C配置模块实现  32-34
    2.5.4 DLL模块实现  34
  2.6 系统性能分析  34-37
第三章 VDSP视频显示子系统设计  37-44
  3.1 视频显示子系统的功能描述  37-38
  3.2 视频显示子系统的结构概述  38-39
  3.3 视频显示子系统的接口定义  39-42
  3.4 视频显示子系统的中断  42
  3.5 视频显示子系统的控制寄存器  42-44
第四章 VDSP视频显示FIFO模块设计  44-58
  4.1 FIFO模块数据吞吐量计算  44-46
  4.2 DMA接口操作及接口模块设计  46-51
    4.2.1 地址判别逻辑  46-47
    4.2.2 DMA事件及启动机制  47-50
    4.2.3 DMA大小和阈值约束  50-51
  4.3 异步FIFO设计  51-58
    4.3.1 异步FIFO简介  52
    4.3.2 亚稳态问题的解决  52-55
    4.3.3 空/满信号及空余空间值的产生  55-56
    4.3.4 异步FIFO的设计实现  56-58
第五章 VDSP视频显示滤波模块设计  58-72
  5.1 视频数据解包概述  58-62
    5.1.1 BT.656显示模式数据解包  58-60
    5.1.2 Y/C显示模式数据解包  60-62
  5.2 视频数据解包子模块设计  62-65
    5.2.1 BT.656 8位格式解包  62-63
    5.2.2 BT.656 10位格式解包  63-64
    5.2.3 BT.656 10位压缩格式解包  64-65
  5.3 视频数据滤波功能概述  65-69
    5.3.1 图像采样格式  65-66
    5.3.2 色度重采样原理  66-67
    5.3.3 2倍比例放大原理  67-69
  5.4 视频数据滤波子模块设计  69-72
第六章 VDSP视频显示格式定义模块设计  72-81
  6.1 视频显示原理  72-76
    6.1.1 视频显示时序  72-73
    6.1.2 显示标准简介  73-76
  6.2 显示格式定义模块设计实现  76-81
    6.2.1 可编程显示格式的实现  77-78
    6.2.2 同步控制信号的生成  78-81
第七章 VDSP视频显示子系统的功能验证  81-86
  7.1 功能测试码的开发与模拟验证  81-84
    7.1.1 功能测试码开发的原则  81
    7.1.2 视频显示子系统功能测试码的开发及模拟验证  81-84
  7.2 FPGA仿真验证  84-86
结束语  86-87
致谢  87-88
参考文献  88-90
作者在学期间取得的学术成果  90-91
附录A 攻读硕士期间参加的科研项目  91

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