单片机与DSP中的面向MPEG4视频编码/译码器的DSP
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2020-12-10
08:37:16
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单片机与单片机与DSP中的面向中的面向MPEG4视频编码视频编码/译码器的译码器的DSP
---众所周知，DSP在移动电话等便携机器领域里已成为实时处理语音编码/译码、语音识别和图像处理等多媒体
应用的关键性器件。现在，市场上有许许多多的高速16位定点的DSP 产品，像μPD7711x/μPD7721x系列等在
语音编码/译码领域已获得广泛应用。---此外，随着最近几年的Internet应用普及，人们利用数码摄像机和数码照
相机等便携式视听（AV）机器拍摄的活动图像和静止图像，可在Internet上自由发送，欣赏从网上下载的视频及
图像文件已成为流行时尚。随着便携式AV 机器的推广应用，愈来愈要求能很容易地向存储器里记录那些按照
MPEG4压缩的信息。随着通信带宽的拓展，这些AV 机器的功能
---众所周知，DSP在移动电话等便携机器领域里已成为实时处理语音编码/译码、语音识别和图像处理等多
媒体应用的关键性器件。现在，市场上有许许多多的高速16位定点的DSP 产品，像μPD7711x/μPD7721x系
列等在语音编码/译码领域已获得广泛应用。
---此外，随着最近几年的Internet应用普及，人们利用数码摄像机和数码照相机等便携式视听（AV）机器拍
摄的活动图像和静止图像，可在Internet上自由发送，欣赏从网上下载的视频及图像文件已成为流行时尚。
随着便携式AV 机器的推广应用，愈来愈要求能很容易地向存储器里记录那些按照MPEG4压缩的信息。随着
通信带宽的拓展，这些AV 机器的功能也在移动电话中有所体现，已成为移动通信的业务内容 。在这种发展
形势之下，许多电子器件制造商纷纷发展各自的DSP 产品。例如，日本NEC公司开发的μPD7721x系列，其
中μPD77214装备有视频接口和同步DRAM接口，而且在一个芯片上同时实现视频和音频信号的编码/译码处
理。
---本文以μPD77214为例，介绍这种新型DSP产品的体系结构和各个功能部件。
μPD77214简介简介
---μPD77214型DSP新产品是利用5层布线的CMOS工艺制造的，栅栏条宽为0.13μm，在4.27mm×5.14mm
的芯片上集成1300万个晶体管。正是由于它是利用先进半导体工艺制造的，该DSP产品具有高速和低功耗
特点，时钟频率为160MHz，每单位处理性能消耗的电流为0.35mA/MIPS。
---产品性能如下：它在以往的声音编码/译码接口等基础上，装备有REC656格式的数字化视频接口，帧存储
器用16位宽度的同步DRAM接口；可执行VGA规模的JPEG静止图像捕捉，VGA规模15帧/秒的MPEG4视频
编码、译码等视频处理任务。μPD77214型DSP新产品的规范如表1所示；有关它的系统结构框图如图1所
示。
层次化体系结构层次化体系结构
---为了提高DSP 新产品的开发效率，采用由机芯宏单元构成的分层设计（参阅μPD77214系统结构框图
1）。
---μPD77214型DSP的第1层是面向先行开发的音频编码/译码的DSP（μPD77213机芯）：它是由掌管32位
指令总线、16位数据总线（X总线，Y总线）、运算部件、程序控制部件、数据寻址部件等微结构连接而成
的处理器机芯、中断控制器和各个接口电路以及指令存储器宏单元乃致数据存储器宏单元构成的；它的第2
层是由视频接口、帧存储器接口、仲裁器和行缓存等构成的μPD77214特有的视频接口部件。
具体功能部件具体功能部件
1 存储器
---作为μPD77213机芯内置的存储器，它装备有存放程序用的15.5KB×32bit的随机存取存储器
RAM，32KB×32bit×2页的只读存储器ROM，存储数据用的18KB×16bit的RAM ，32KB×16bit的ROM共有2
页（X页面和Y页面）；总计备有1Mb的静态RAM和3Mb的ROM。由于具备这样丰富的存储器资源，可以装
备JPEG静止图像编码/译码、MPEG4活动图像编码/译码等视频压缩 、解压缩信号处理，AMR音频编码/译
码、AAC音频编码/译码等的音频压缩、解压缩信号处理的程序，根据这些软件程序可灵活支持各种格式。
2 外围电路
---作为μPD77213机芯外围电路，它内置有外部数据存储器接口（包括执行内置数据存储器和各接口间的数
据传送的8ch DMA电路和适合于图像处理的二维寻址功能）、附加音频用时间槽赋值TSA（Time Slot
Assignment）功能的TSA串行接口、处理立体声信号的音频串行接口、16位主机接口、16位定时器、4位通
用端口、中断控制器和支持在芯片ice功能的JTAG测试接口、音频串行接口以及可以处理64位（L/R分别32
位）的串行数据；由于利用MP-3（MPEG1 Audio Layer3）、AAC(MPEG2 Advanced Audio Coding)等中
间软件程序库，可以很容易地实现便携式音频译码。
3 视频接口部件
---在μPD77214里，对于上述的μPD77213机芯的外部存储器接口，附加实现视频信号处理的视频接口部
件。关于视频接口部件的结构框图，详见图2所示。这个视频接口部件是由视频输入接口、视频输出接口、
总线仲裁器和帧存储器接口构成的。
4 视频输入接口部件
---作为外部视频输入，具有REC656格式的数字视频接口。与视频时钟信号同步，输入8位宽度的像素数
据，分离亮度信号和色差信号，存放到行缓存（Line Buffer）。
---对于水平方向、垂直方向，具备缩小采样功能，通过行缓存，把图像捕捉到帧存储器。此外，行缓存装备
有2套分别用于亮度信号和色差信号的8位宽度的368字节的双端口RAM，可支持最大VGA规模的图像捕
捉。
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