通常,視隔離電感器頻處理系統的實現需要支持各種視頻和音頻標準,并負責把信號從一種標準轉換到另一種標準。多媒體應用要求以視頻速率處理信號,這意味著在開發過程中仿真必須實時運行。
典型的視頻處理系統使用一個微處理器來控制一個視頻流水線,該視頻流水線包括一個視頻源和宿,一個用于存儲視頻數據的大型存儲器,和一個視頻處理系統(圖 1)。
在實現和調試各種視頻算法時,您需要通過軟件和硬件仿真來驗證其功能性。視頻流的實時特性和每幀所需的大量視頻數據,令視頻處理應用的仿真產生了特別的挑戰。
設計環境
視頻基本套件(VSK) 支持廣泛視頻應用領域的高性能視頻處理系統的快速開發與調試。VSK 采用賽靈思?Virtex-4 XC4VSX35 器件,該器件通過結構中高比例的乘法累加塊(也稱為 DSP48)而針對 DSP 處理進行了優化,并具有豐富的視頻接口特性集支持,如 DVI、VGA、分量(HD)、復合、S視頻和 SDI等。
通常,開發視頻算法需要使用硬件對實時數據流進行視頻操作驗證,需要仿真環境來開發和測試視頻處理組件。VSK 為視頻系統的每個組件同時提供了軟件仿真和實時操作,可讓您開發視頻 IP(包括濾波器、視頻塊集、加速器和視頻接口轉換)或最終應用程序,如編解碼器差模電感器、圖像增強、動態伽馬校正和運動估計等。與工具套件的集成和 I/O 多樣性使能快捷而容易地把視頻引入板上和優化其運行算法。
與 VSK 一起提供的還有參考設計,其中一些使用 HDL 編寫,其他的則用Xilinx System Generator for DSP 共模電感設計環境構建。為了去除通過各種視頻接口引入數據并把它們發送到 Virtex-4 器件的復雜性,所以我們附帶了一個視頻接口塊集庫,使所有接口塊集均可通過一個 MicroBlaze控制器來進行控制。
為了突出顯示 VSK 的部分能力,我將對 MPEG-4 第 2 部分解碼器演示設計進行說明。
MPEG-4 第 2 部分
該 MPEG-4 解碼器演示系統由 FPGA 硬件評估平臺、賽靈思 IP 核和嵌入式軟件組成,并一起對工業標準編碼視頻位流執行解壓操作。
對于此設計,FPGA 被編程為執行解壓和驅動視頻顯示之用。一個 Compact Flash 卡用于保存多個壓縮視頻流和 FPGA 配置位流。一個位于 FPGA 內的嵌入式處理器從 Compact Flash 卡讀取位流,將其寫入一個外部 DDR 存儲器中,然后將其發送到 MPEG-4 第 2 部分解碼器。然后通過視頻 I/O 子卡,將解碼器的輸出重新格式化為要在外部監視器上顯示的視頻標準。
系統概覽如圖 2 所示。MPEG-4 解碼器核、DDR 存儲器控制器、顏色空間轉換器、VGA 接口、宏塊格式轉換器、以及 MicroBlaze 軟核處理器及相關外圍電路,在 XC4VSX35 FPGA 中實現。而ZBT 存儲器、DDR 存儲器、System ACE電感廠家技術、Compact Flash 連接器、兩線式 LCD 顯示器,和一個數模轉換器,都是位于硬件平臺上。
嵌入式處理器
視頻系統一般需要有一個控制處理器。該處理器通常用于與主機系統通信,建立視頻處理操作,計算系數,且一般作為低速率數據處理器運行。VSK 具有輸入與輸出源的視頻標準,與 System Generator 硬件聯合仿真能力相配合,可讓您通過實時視頻流快速測試和調試系統。
在該 MPEG-4 演示設計中,嵌入式 MicroBlaze 處理器用作總體系統級控制器,處理以下功能,如用戶接口,從 Compact Flash 卡中讀取壓縮位流,模壓電感器將位流發送到 MPEG-4 解碼器核,和監視所有系統狀態標志等。
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