基于TMS320DM355的新型架构的高分辨率数字视频展台的系统设计

摘要

TMS320DM355是美国德州仪器公司07年底最新推出的一款嵌入式视频处理芯片。ICX204AK是SONY公司推出的850K像素的CCD，具有色彩鲜艳、信噪比高等优点。视频展台广泛应用于教学、会议、产品展示等场合，有广泛的应用前景。 研究工作围绕基于TMS320DM355和ICX204AK的高分辨率数字视频展台的系统设计而展开。 首先阐述嵌入式系统、嵌入式视频处理、数字视频展台的基本原理与应用前景，介绍SONY公司850K像素CCD套件的相关技术，详细分析嵌入式视频处理器TMS320DM355的结构特点和功能，重点分析ARM子系统和视频处理子系统。接着详细介绍基于SONY公司850K像素CCD套件的普通数字视频展台的设计和实现，包括各模块的软硬件设计和调试过程。 然后结合TMS320DM355和ICX204AK的功能特点提出一种新型的基于通用视频处理芯片TMS320DM355的数字视频展台的设计方案。详细介绍各主要模块的硬件设计过程和注意事项。 此外还研究了TMS320DM355 Boot-Loader启动过程，论述了嵌入式Linux操作系统编译及引导过程。 针对高速设备的硬件设计方法查阅了大量资料，该系统硬件电路板分为DM355核心板、DM355扩展板和CCD视频采集板。其中DM355核心板采用10层板布线，DM355扩展板和CCD视频采集板采用4层板布线。在设计硬件电路的时候对布线的抗干扰性等做了较为充分的考虑，在关键部分采用高精度器件以提高系统整体性能。 为提高软、硬件整体可靠性，在系统设计和实现中使用了多种方法，主要包括:多层PCB设计，使线路板结构紧凑，信号层与地层或者电源层相邻，提高信号之间的隔离效果；低电压复位、散热、抗电磁干扰等技术；按照软件工程的要求进行系统分析，规划系统框图，流程分析等，从而最大限度地减小了错误的发生。

目录

文摘

英文文摘

声明

前言

0.1本课题研究的背景和意义

0.2论文完成的工作

0.3论文的组织

第一章绪论

1.1嵌入式视频处理概述

1.1.1嵌入式系统

1.1.2数字图像处理

1.1-3数字视频展台

1.2 SONY850K套件概述

1.2.1 CCD技术

1.2.2 SONY CCD

1.2.3 SONY DSP

1.3TMS320DM355概述

1.4 ARM子系统

1.4.1概述

1.4.2存储器组织

1.4.3 DM355总线共享

1.5视频处理子系统

1.5.1视频前端(VPFE)

1.5.2视频后端(VPBE)

1.6 MPEG4/JPEG协处理器

第二章基于ICX204AK和CXD3135AR的数字摄像头的设计与实现

2.1 SONY850K像素摄像头硬件总体设计

2.1.1系统总体设计方案

2.1.2系统硬件结构框图

2.1.3设计指标

2.2视频采集板

2.2.1 CCD图像采集

2.2.2 ICX204AK及其周边电路设计

2.2.3 CXA2006Q及其周边电路设计

2.2.4 CXD2311AR及其周边电路设计

2.2.5 CXD2457R及其周边电路设计

2.3视频显示处理板

2.3.1 CXD3135AR及其周边电路设计

2.3.2 XCS250E及其周边电路设计

2.3.3 ADV7123及其周边电路设计

2.4单片机板

2.4.1 LPC2132

2.4.2 SP3232E

2.5电源板

2.5.1 MAX685EEE

2.5.2 MC34063A

2.5.3TPS75003HDLR

2.6 SONY850K像素摄像头软件初始化

2.6.1时序信号发生器初始化

2.6.2 DSP初始化

2.7本章小结

第三章基于DM355的数字视频处理平台的硬件设计

3.1硬件设计方案与结构框图

3.1.1设计方案

3.1.2设计框图

3.2 DM355模块

3.2.1 DM355

3.2.2 JTAG接口

3.3视频解码模块

3.4视频展台接口模块

3.4.1 CCD接口电路

3.4.2 THS8200显示处理

3.5音频编解码模块

3.6外部存储器模块

3.6.1 DDR2存储器

3.6.2 NAND Flash

3.7 MSP430控制模块

3.8 I2C接口模块

3.9网络接口模块

3.10 USB接口模块

3.10.1 USB系统结构

3.10.2TPS61092

3.11复位电路

3.12硬件设计的注意事项

3.13TMS320DM355硬件测试

3.13.TMS320DM355的初始化

3.13.2视频模块程序设计

3.13.3音频模块程序设计

第四章DM355系统启动与Bootloader

4.1 DM355系统启动过程

4.1.1 NAND Flash启动方式

4.1.2 MMC/SD启动方式

4.1.3 UART启动方式

4.2 Bootloader概述

4.2.1.Bootloader的概念

4.2.2Bootloader操作模式的分析

4.2.3 Bootloader固件程序设计

4.2.4 Stagel的实现流程

4.2.5板级设备初始化

4.3操作系统内核编译和引导

4.3.1安装开发工具和系统基本软件

4.3.2操作系统编译

4.3.3启动引导

第五章总结与展望

附图

参考文献

致谢

攻读研究生期间发表过的论文