第九课-ADSP处理器的最小系统,音视频接口设计

ADSP处理器的最小系统，音视频接口设计基于ADSP处理器的最小系统介绍基于ADSP处理器的音视频接口设计基于ADSP处理器的最小系统介绍概述最小系统由能够保证系统可靠工作所必须的基本电路部分组成，Blackfin®最小系统除了作为系统核心的处理器(如ADSP-BF533)外，还要包括供电电路，时钟电路，复位电路，SDRAM，FLASH和JATG接口电路，外部信号、数据等经过采集、转换后通过各种数据接口（如SPI，SPORT、PPI、GPIO等）输入到Blackfin®处理器，最后经过处理的数据、信号再通过数据接口输出，进行显示或控制。ADSP-BF533电源电路复位电路SDRAMJTAG接口时钟电路NORFlash数据接口数据接口数据、信号输入数据、信号输出最小系统框图电源设计低功耗是现代嵌入式系统设计的重要指标，从降低系统功耗的角度考虑，尽量选用低电压产品，可有效降低系统的功耗。ADSP-BF533DSP系统正常工作需要多个电源，其中ADSP-BF533内核电压为1.26V，外部I/O口供电电压2.5V或3.3V，实时钟供电电压2.25V-3.6V，此外系统外围部分还需要其他几种电压，如硬盘、USB需要5V；SD卡，视频，音频系统需要3.3V，在系统设计时分别产生上述电压，如表电压应用范围1.26VDSP内核3.3VDSPI/O口、Flash等2.25-3.6VDSP实时钟5V硬盘、SD卡、音视频等Blackfin®DSP外围部分供电外围部分+5V电压5V电源产生电路外围部分+3.3V电压典型电路连接ADSP-BF533芯片供电使用电源芯片ADP1715产生1.2V电压通过内部的调压器调节电压VLEV电压值VLEV电压值01100.85V10101.05V01110.90V10111.10V10000.95V11001.15V10011.00V11011.20VVLEV与电压值的对应关系时钟及实时时钟设计在DSP系统中，时钟电路是系统正常工作的重要基础，同时也是电磁辐射的主要来源，其性能的好坏直接影响到系统能否正常运行，所以时钟电路在DSP系统设计中占有至关重要的地位。外部输入时钟外部晶振RTC实时时钟复位电路设计常见的DSP复位方式有3种，即上电复位、手动复位和软件复位。前两种是通过硬件电路来实现复位，后一种则通过软件编程实现。对于硬件复位电路而言，DSP要求在复位信号从低到高之前，时钟必须已经稳定工作了若干时间（ms级），同时对复位信号的低电平宽度也有要求，而且复位信号上也不应有毛刺出现。RC复位电路是常用的一种复位电路，可以实现基本的复位功能，但是由于这种复位电路不容易控制充放电时间，信号的上升沿或下降沿不够陡，无法应用在精确控制的场合。在需要精确复位时可以使用专门的复位芯片，可以产生具有比较理想波形的复位信号，通常这类芯片还具有电源监测功能，在电压下降到一定值时产生复位信号，市面上有很多可供选择的芯片，例如常见的ADM708、MAX813等。手动复位电路基于ADSP处理器的音频接口设计音频接口设计概述由于DSP的许多应用都涉及到音频信号的处理，如移动电话、音频播放器等，所以音频接口的设计也显得日益重要。自然环境中的音频信号多为模拟信号，DSP处理器对其进行处理前，必须通过A/D转换器转换为数字信号；同样地，要把DSP处理器处理后的数字音频信号播放出来，也需要先通过D/A转换器转换为模拟信号。Codec是一种可以进行音频信号A/D和D/A转换的音频编解码器，一般简称为声码器。Blackfin处理器Codec模拟音频信号音频设备音频处理系统框图Codec芯片选择选择Codec时通常要根据系统对数据的处理速度和精度来决定，不同的Codec往往具有不同的数据采样率和精度。Codec常见的应用领域可分为两大类：语音通信及控制领域和多媒体应用领域。除了考虑数据处理速度和精度外，在选择Codec时还要考虑其接口特性及对不同音频编码的支持。芯片型号特性描述应用领域AD183x系列最高支持96kHz采样率，具有多位Σ-Δ专利体系结构及串行数据接口，至少包含2个ADC和6个DAC家庭影院系统、车载音频系统等AD193x系列最高支持192kHz采样率，具有4个ADC和8个DAC，支持SPI接口或I2C接口车载音频系统、数字音效处理器等SSM260x系列最高支持96kHz采样率、24位A/D及D/A精度，具有一组立体声可编程增益输入线移动电话、MP3播放器、掌上游戏机AD188x系列最高支持192kHz采样率、24位精度，兼容SoundMAX标准，具有通用的数字I/O接口PC机声卡AD198x系列最高支持192kHz采样率，兼容SoundMAX标准，具有S/PDIF等接口PC机声卡常用Codec说明AD1836A与ADSP-BF533接口设计AD1836AADSP-BF533串行数据接口数据接口INOUT模拟音频输入控制接口SPI控制接口模拟音频输出数据信号控制信号AD1836A与ADSP-BF533的互连系统框图AD1836A通过自身的串行数据接口和控制接口分别与ADSP-BF533相应接口相连，将外界模拟音频信号输入进行数字化处理后送入ADSP-BF533。ADSP-BF533将AD1836A发送来的数字音频数据接收到内部存储器，并不进行运算处理，而是直接再返回给AD1836A。AD1836A与ADSP-BF533接口设计主要包含两个部分，一是控制接口部分，实现ADSP-BF533对AD1836A的设置，包括工作模式、数据传输方式等；二是数据通信接口部分，实现ADSP-BF533与AD1836A之间的数据传输。ADSP-BF533具有丰富的接口资源，在设计时可以选择不同的接口与AD1836A进行数据传输与通信控制。硬件电路设计DROPRIDR0SECRFS0RSCLK0DT0PRIDT0SECTFS0TSCLK0PF4SCKMOSIMISOPF2*ASDATA1ASDATA2ALRCLKABCLKDSDATA1DSDATA2DLRCLKDBCLKDSDATA3CLATCHCCLKCDATACOUTMCLKIN1L+IN1L-IN1R+IN1R-OUT1L+OUT1L-OUT1R+OUT1R-PD/RESETFILTRFILTD*IN1L-IN1L+IN1R+IN1R-10KR10KR10KROEOUTOSC12.288MHz33R10KR3.3V10uFC10uFC0.1uFC0.1uFC+-+-AD8606ARZAD8606ARZAD1836_VREFOUT1L+OUT1L-OUT1R-OUT1R+ADSP-BF533与AD1836A硬件连接电路本设计实例采用ADSP-BF533的SPI接口与AD1836A串行控制接口相连，利用SPI接口传送控制信号并对AD1836A进行初始化，采用ADSP-BF533的SPORT0接口作为数据传输通道，接收AD1836A发送的数字信号，并将需要模拟输出的数据传送给AD1836A。基于ADSP处理器的视频接口设计视频接口设计概述视频处理是DSP一个重要的应用方面，如雷达系统、实时监控系统、视频播放器等。与音频处理类似，对于外界的图像信息，需要先转换成数字化信息DSP才能处理。处理之后根据终端设备的特性，直接输出数字视频信号，或者转换成模拟信号输出给终端。下图一个基本的视频系统，由于Blackfin®处理器本身并不能直接识别模拟的视频信号，所以必须在前端加入视频解码器对模拟视频信号进行采集，然后才能由Blackfin®处理器对采集后的数字视频数据进行处理。对于输出时可根据具体的应用要求，直接输出数字视频信息，或者通过视频编码器进行编码后再输出。Blackfin处理器视频解码器模拟视频信号视频编码器数字视频输出模拟视频输出视频系统框图视频编/解码芯片选择视频信号包含的信息比音频信号更为复杂，将视频编码和解码功能集成在一个芯片上的产品相对较少，如ADI公司的ADV7202。在视频系统设计时，通常要单独选择视频解码芯片和视频编码芯片。视频解码芯片选择，在选择视频解码芯片时，最重要的是要考虑对何种制式视频模拟信号进行解码，常见的视频模拟信号制式有NTSC、PAL和SECAM等。同时根据实际应用需要，选择满度解码精度和速度要求的视频解码芯片。芯片型号特性描述应用领域ADV718x系列具有最高12位的ADC，支持最高86MHz采样率，可自动侦测前端NTSC/PAL/SECAM信号输入，可输出ITU-RBT.656、YCrCb等格式的数字视频信号机顶盒、液晶电视等ADV740x系列具有最高12位的ADC，支持最高54MHz采样率，支持前端NTSC/PAL/SECAM信号输入以及许多HD和SMPTE视频标准，可输出数字YCrCb或RGB像素流各种高清电视、多格式扫描转换器等视频解码芯片说明在选择视频编码芯片时，要考虑对何种数字视频信号进行编码，以及希望输出何种制式的模拟视频信号。同时根据实际应用需要，选择满度编码精度和速度要求的视频编码芯片。芯片型号特性描述应用领域ADV717x系列具有最高10位的DAC，支持最高54MHz采样率，可以将ITU-R1BT601/656YCrCb信号转换成PAL/NTSC信号输出DVD播放器、迷你视频播放器ADV73xx系列具有最高10位的DAC，支持最高54MHz采样率，可将输入的4:2:2YCrCb或4:4:4RGB格式数字信号，转换成模拟CVBS、S-Video、YPrPb、RGB输出高清视频播放系统视频编码器说明ADV7183A与ADSP-BF533接口设计ADV7183A是一款视频解码芯片，可以对前端模拟视频的数字化处理，即实现图中视频解码的功能，系统设计框图如图所示。ADV7183A对前端各种制式的模拟视频信号进行解码，将其转换成8位ITU-RBT-656YCrCb4:2:2格式的数字视频信号，然后输出到ADSP-BF533进行处理。ADV7183AADSP-BF533数据输出接口数据接口模拟视频输入控制接口模拟前端串行控制接口数据信号控制信号ADV7183A与ADSP-BF533互连系统框图硬件电路设计ADSP-BF533与ADV7183A硬件连接电路ADV7171与ADSP-BF533接口设计ADV7171是一款视频编码芯片，可以对数字视频信号进行编码，根据配置输出各种模拟复合信号或分量信号，即实现图4.2-1中视频编码的功能。本设计实例利用ADV7171对ADSP-BF533输出数字视频信号进行编码。ADV7171ADSP-BF533数据输入接口数据接口模拟视频输出控制接口DAC串行控制接口数据信号数据信号ADV7171与ADSP-BF533互连系统框图硬件电路设计ADSP-BF533与ADV7171硬件连接电路