基于TMS320DM270平台的数码摄像机的设计与实现

　　21世纪是数码时代，数字类消费产品的需求量正在进行着惊人的增长。在这些产品中，视频类产品的比重相当的大，在人们的日常生活中越来越普及。在这些产品中，无论是数码摄像机，还是具有摄像功能的手机，其最核心的部分便是音视频处理器，选择什么样的处理器，决定着此类产品的成本，性能，市场前景。

　　在本设计中，笔者选取了TI公司的TMS320DM270（DM270）作为核心的处理芯片。

　　可行性分析

　　为了使消费者获得质量更高的数字视频和影像内容，面向像素数为300万至500万像素的数码相机、数码摄像机及便携式多媒体产品。德州仪器（TI）推出了基于DSP的数字媒体处理器DM270，它是基于多处理器架构之上，集成DSP C5409和32位RISC处理器ARM7TDMI的双核结构，其中ARM7TDMI来处理非成像功能，用作整个系统的主控制器，DSP处理音视频编码，同时还集成了专门用于执行DCT、反向DCT以及众多其它处理运算中的运动估计与补偿的图像处理引擎（iMX），以及可变长编解码器（VLCD）。

　　而且TI还提供了一系列音视频芯片，可与DM270进行无缝连接。TVP5040，TVP5145可以用作视频A/D转换器，AIC23可用作音频A/D。

　　DM270还有专门的MMC/SD控制器，进行外部MMC/SD卡的扩展功能，为大容量数据的存储提供了方便，以及OSD（on screen display）模块，可以直接外接显示设备（LCD、TV）。

　　基于DM270的数码摄像机基本系统框架如图1所示。

　　图1 本方案系统框架图

　　方案设计

　　从图1可以看出，整个系统前端主要是由视频输入模块，音频输入模块，以及处理器DM270组成。后端则可以接入存储设备及显示设备（LCD，TV）。

　　视频模块

　　视频输入模块结构如图3所示，由前端的CCD模块进行数据的采集，进入CPU后通过预处理，再进行视频数据的压缩保存。

　　图3视频回放数据流

　　图4 McBSP与AIC23的接口

　　视频采集和输入

　　在DM270中有一个CCD可编程控制接口，可以方便的把标准的CCD（CMOS）数据接入到系统内部，而且为CCD图像传感器提供了必要的时序逻辑，对逐行和隔行扫描CCD或CMOS图像传感器给予很好的支持，能支持高达4096＊4096像素。在笔者开发的系统中采用 OV7620的CMOS摄像头，输出YUV数据直接进入系统。芯片内部还有硬件的3A模块来自动调节镜头的聚焦。另外，DM270中有预览引擎 （preview engine），可对CCD数据的图像进行增强，自动白平衡和各种尺寸的缩放。这样大大减少了CPU对数据的初级处理压力。

　　视频压缩

　　DM270支持VGA分辨率下的MPEG4 30fps实时编解码，而且支持多种视频压缩标准，如JPEG，motion-JPEG，H.263等。可以为数码摄像机提供多种拍摄模式。

　　如前所述，DM270内部还具有图像协处理器iMX，可以高速进行DCT、运动估计 （补偿）、插值运算。VLCD模块完成码流编码。在笔者开发的平台里可以做到VGA的MPEG4每秒24帧、H.263每秒30帧的实时压缩编码及解码后通过LCD显示。

　　此外，除了视频图像外，还可以实现数码拍照的功能，进行JPEG图片的拍摄。在笔者开发的平台中可以实现2048*1536的JPEG图片。

　　视频输出显示

　　数码摄像机必须具备回现功能，而DM270带有OSD控制器，其后端有VENC（video encode）和D/A转换模块，产生NTSC或PAL格式的视频信号输出给外部显示设备。DM270将压缩的MPGE4数据或JPEG图片，解码后的 YUV数据通过OSD实现回现功能。其数据流如图3所示。

　　OSD模块具有4个图像层（两个YUV的video层和两个位图层），可以方便的实现图层的层叠混合。可以利用OSD的位图层0显示各种操作菜单，作为图形界面让用户调节系统参数。