视频监控系统中ARM与DSP的HPI接口设计

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        本文介绍了ARM S3C44B0X与DSP TMS320DM642的主要特点以及HPI接口的原理,提出了一个采用HPI设计ARM与DSP通信接口的方案。

        该方案应用在基于ARM与DSP的嵌入式视频监控系统的设计上,在两者之间建起一个高速数据通道,进一步提高了视频监控设备的性能。

        1 引言

       随着网络技术、图像处理技术及嵌入式技术日趋成熟,视频监控技术得到广泛的应用。银行、工厂、政府、学校等部门,都设置有监控系统。尤其是在国际上一系列恐怖事件后,人们更感到监控系统的重要。而且要求视频监控设备有高清晰的视频效果的同时,还能对现场进行实时控制。所以,此类设备不但要有更高的数据处理能力和处理精度,还要有强大的系统控制、管理能力以及高速的网络数据传输速率。

       目前,市面上主流的视频监控设备,大致可以分成两类,一是基于通用微处理器,二是基于数字信号处理器DSP。两种芯片在功能上有各自的特点,通用芯片适用于系统控制、管理和信息通讯等,DSP芯片则更适合执行复杂的数字计算、音视频数据处理等。若两种芯片协同工作,就能一定程度上克服各自的不足,更好的发挥他们的优势。基于这个考虑,本文提出了一个通用微处理器(ARM)与DSP的接口设计方案,以实现两者的实时通信。

        2 系统概述

        2.1 ARM7 S3C44B0X的特点

        S3C44B0X是SAMSUNG公司推出的一款16/32位的RISC(Reduced Instruction Set Computer)构架的处理器,它采用的是ARM7TDMI内核,最高工作频率可以达到66MHz。这是一款高性能、低功耗的微处理器,内部集成了丰富的资源,包括:8KB的Cache、RAM、LCD控制器、DMA、UART和IIC总线接口等。主要用于GPS定位系统、无线通信、手持设备、监控系统和车载装置的开发。

        S3C44B0X的存储系统支持256MB的空间,划分成各32MB的8部分。系统存储器分配为BANK0~BANK7。可以分别用作外部存储器和LCD、USB等外设的连接。其中,Bank0接FLASH,用于存放系统BIOS。Bank1接FLASH硬盘,用作系统硬盘,构建文件系统。Bank2接USB口,Bank3接LCD模块,Bank6接SDRAM,Bank4、Bank5、Bank7保留。

        2.2 DSP TMS20DM642的特点

        TMS320DM642(简称DM642)是TMS320C6000系列中性能最好的一款定点DSP,基于美国德州仪器公司开发的Veloci TI第二代高性能超长指令字VLIW(Very Long Instruction Word)构架而设计,芯片采用两级缓存的结构,能够支持一系列功能强大的外设。DM642拥有大量片上资源:64-bit 外部存储器接口、加强型DMA控制器、16/32位HPI接口、IIC总线、GPIO、多媒体卡控制器、USB、多通道音频接口、10/100Mbs以太网、管理数据输入输出模块等,是一款性能优越的多媒体处理器,是设计数字音视频处理系统的首选。

        2.3主机接口HPI介绍

        HPI(Host-Post Interface)接口是DSP与主机相连接的一个并行通信口,是构建主从式系统,实现主机与从机通信的重要接口。主机通过HPI可以访问DSP内全部的存储空间及地址空间映射的外设,进而控制DSP,实现数据交换。DM642的HPI接口有HPI16和HPI32两种工作方式,在HPI16的方式下,高16位数据端口HD[31:16]还可又用于PCI接口通信。

       DM642的HPI接口信号线有:32条主机数据总线,在非复用模式下,数据总线只传输数据信号,而在复用模式下,还可用于地址信号的传输;HR/W_(_表示负逻辑有效)是HPI接口的读/写信号使能;HCS_、HDS1_、HDS2_是片选信号,三者在DSP的内部,经过一个逻辑门,作为数据的读/写控制逻辑;HRDY_是就绪信号,当输出为低电平,表示接口忙,反之,表示可以对接口进行操作;通过控制HRDY_,可以实现主机与DSP的握手通信;HINT_为DSP对主机的中断请求输出;HHWL用于在16位模式下识别高低半字;HAS_是地址选通信号;HCNTL0/1是HPI接口的功能选择位,HCNTL0/1的功能描述如表1。

        表1  HCNTL0/1功能描述

        HCNTL[0:1]
         功能描述(复用模式下)
 
        00
         HPI控制寄存器(HPIC)读/写操作 
 
        01
         HPI地址寄存器(HPIA)读/写操作
 
        10
         HPI数据寄存器(HPID)以自增方式读/写操作
 
        11
         HPID读/写操作
 

        HPI寄存器共占用了256KB的内存空间,对应的16进制地址范围是:0X01880000~0X018BFFFF。其中,HPIC的起始地址为0X01880000,HPIA写的起始地址0X01880004,HPIA读的起始地址为0X01880008,其他地址空间保留。在CPU对HPI进行读写操作时,必须正确的设置HPI寄存器。

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