|
|
| <!--插入廣告JS代碼--> |
為網絡多媒體應用選擇一個恰當數字信號處理器（DSP）是一項很復雜的工作。首先，必須在當前和近期業(yè)界接口的需求環(huán)境下對處理器的內核體系結構和外圍設備配置進行透徹的分析。其次，為了防止出現帶寬瓶頸問題，了解多媒體數據（例如：視頻、圖像、音頻和分組數據）如何流過一個基于DSP的系統是至關重要的。另外，了解造成最低標準臨界實現和魯棒性解決方案之間的差別的各種系統屬性（包括DMA和存儲器訪問）也是很有幫助的。
為網絡多媒體應用選擇處理器取決于系統設計對性能和連通性要求。許多應用同時采用微控制器（MCU）和數字信號處理器（DSP），MCU為系統提供控制功能，而DSP完成密集的數字計算。如今，這兩種不同的作用已經被合并到一個處理器中，正如美國模擬器件公司（ADI）的Blackfin 處理器系列。這類器件在單一體系結構中提供控制代碼和大量的信號處理，同時還提供多種適合多媒體連通性的外圍設備。
系統設計工程師選擇DSP時要考察的許多指標有：DSP每秒鐘執(zhí)行的指令數目，每一處理器時鐘周期完成的運算次數以及計算單元的效率。對上述每項指標的測試可通過在待測 DSP上運行一組有代表性的基準測試程序（例如，視頻和音頻壓縮算法）來確定。測試結果將表明系統的實時處理要求是否超過DSP的處理能力，而且同樣很重要的是，該DSP是否有足夠的處理能力余量滿足新的或系統升級的要求。許多標準的基準測試程序都假定待處理的數據已經駐存于內部存儲器，只要設計工程師分別調整好相應的輸入輸出（I/O）配置，這種方法允許對不同供應商的DSP產品之間進行比較直接地比較。
恰當的外圍設備組合可以節(jié)省時間和成本，因為它省去了支持所需接口的外圍電路。網絡多媒體設備（NMD）提供一個統一的標準外圍設備。當然，這其中最重要的是與網絡接口的連接能力。在有線應用中，以太網（IEEE 802.3）是構建局域網（LAN）最流行的選擇，而IEEE 802.11a/b/g正成為無線LAN的首選。現在許多以太網解決方案都直接利用DSP來實現。另外，對于能支持MCU功能的DSP來說，它同樣也能很好地管理TCP/IP協議棧。 
同步和異步串行端口也是將DSP連接到多媒體系統環(huán)境所必須的。在NMD系統中，音頻編解碼器數據通常由8bit～32bit的同步串行端口傳送，而音頻和視頻編解碼器控制通道則通過一個較慢的串行接口（例如SPI或者2線接口）來管理。另外，通用異步收發(fā)器（UART）可以支持 RS232調制解調器，以及用于近距離紅外線傳送的IrDA功能。
許多DSP都具有通用接口，例如外設控制器接口（PCI）或者通用串行總線（USB）接口，因為這些接口通過外部芯片就可以連接到多種不同類型的設備（例如，從PCI到IDE，從USB到802.11b，等等）。PCI 具有特別的優(yōu)勢，就是能提供獨立的內部總線，允許PCI總線主控器從DSP的內存中發(fā)送或者接收數據，不會加重DSP內核或者其它外圍設備的負擔。另外，適合NMD市場的DSP應包括一個外部存儲器接口，它能提供異步和SDRAM存儲器控制器。異步存儲器接口便于連接到閃存、電可擦除只讀存儲器（EEPROM）和外設橋接芯片，而SDRAM為需大量計算的操作提供了必要的存儲能力，例如對大容量數據幀的運算。
出現在 Blackfin DSP上的一種新的端口是并行外設接口（PPI）。該端口可自如地解碼ITU-R-656視頻數據，還可以作為一個通用的8bit～16bit的I/O端口，用于高速模數轉換器（ADC）和數模轉換器（DAC）或ITU-R-601視頻流。它還能與液晶平板顯示器直接相連。DSP還有其它功能，同樣可以降低系統成本并提高系統內的數據流量。例如，PPI可以連接到視頻解碼器而且自動忽略除有效視頻以外的所有數據，從而有效地將NTSC制式的輸入視頻流速率從27 Mb/s降低到20 Mb/s，而且明顯減少了處理視頻信息所需要的片外存儲器容量。
系統數據流
在為NMD設計選擇DSP最終確定之前，必須了解系統級的數據流以及這些數據流在DSP上是如何實現的。具體地說，數據進出該處理器的操作能否跟得上數據和信號的處理速度？是否一直有數據供處理器處理？在任意給定的處理時段上，是否在需要時就能訪問數據？這些問題對多媒體和以網絡為中心的系統來說至關重要，在這種系統中僅能有效運行算法是不夠的，DSP還必須處理完全雙向的系統數據流。
請考慮一個安全系統的情況：一臺NTSC制式的照相機以大約20 Mbps的速率將音頻、視頻信號傳送給DSP進行壓縮，然后，DSP通過100 Mbps的以太網將壓縮信息送至遠程硬盤進行存儲和歸檔。除此之外，還要將未壓縮的源視頻信息從DSP送至本地液晶屏或顯示器上顯示。因為對視頻存儲器的需求遠大于DSP片內存儲器的容量，所以視頻數據一定要經過大容量片外存儲器進行暫存和處理，例如SDRAM。
由于許多視頻壓縮算法一次只處理一個數據塊，例如16×16像素“宏塊”，每個數據塊可以根據需要從外部存儲器調入。某些算法需要多個圖象或視頻幀來完成要求的處理，從而導致 DSP片內存儲器和片外存儲器之間需要多次的雙向數據傳遞。通常，在一個輸入緩沖器將數據流送入SDRAM的同時，DSP內核正在壓縮來自前一個緩沖器送來的數據。這些緩沖器很可能處在SDRAM中的不同頁。這會導致浪費等待時間，除非DSP能夠在同一時間打開不止一個SDRAM頁。
安全系統可能出現的情況是高數據傳送速率的一個實例，其中的數據傳送一定發(fā)生在多個子系統之間以便支持網絡多媒體應用；在上述實例當中至少存在5組數據同時傳送。在考慮總的數據流時，單單確認通過系統的總字節(jié)流量沒超過DSP的理論片內帶寬(總線速度乘以總線寬度)是不夠的。例如，對于以高速內核時鐘速率運行的部分來說，內核處理器和外設之間總線通常以133 MHz速率運行。對32位總線來說，數據吞吐量在理想情況下應該接近532 Mbps。而實際上，該理想峰值僅當只有一個傳送有效而且沒有其它傳送請求時才能達到。由于應用中會連接具體的外設，而它們中的每一個都必然爭奪DSP的內部帶寬資源。
系統設計師通常允許仲裁延時，所以通常假定只有50%的內帶寬可利用。
顯而易見，適合NMD應用的DSP必須要有一個獨立于內核處理器的直接存儲器存取(DMA)引擎。也就是說，可用的DMA通道總數必須能支持各式各樣的外設。另外，在像MPEG或JPEG處理這樣的計算密集型算法中，一個靈活的DMA控制器能省去額外的數據<!-- adcode -->
通路。例如，可以用各種不同的方式在存儲器系統和外圍設備之間傳送數據。另外，帶二維DMA功能的DSP能簡化宏塊進出外部接存儲器的傳送，從而允許數據控制成為數據實際傳送的一部分。這對色彩空間元素的交叉和解交叉來說是一種很方便的功能。為最大限度地發(fā)揮DMA的優(yōu)勢，需要一個帶優(yōu)先級的中斷控制器，以保證當待處理的數據準備好或處理過的數據已成功傳送出去時，才中斷DSP內核。
到現在應該清楚的是，為網絡多媒體應用選擇處理器是一項重要而且復雜的任務。但是，只要在最初的 DSP選擇階段考慮系統級的各種問題，設計工程師不僅能保證成功地處理現有的應用數據流，而且還能保證現有的處理器余量和外圍設備連接，隨著網絡和多媒體標準的發(fā)展能夠直接升級。
一個嵌入式網絡安全系統應用示出了處理器必須管理的數據流的復雜性。為了支持所有的子系統高效地運行，不僅高速DSP內核時鐘速率很關鍵，還必須有靈活的外圍設備并要執(zhí)行專用MCU才能完成的控制代碼
66821730(技術支持)
