基于VW2010芯片的嵌入式多媒体监控系统压缩/解压卡设计

图２所示是用ＶＷ２０１０设计的压缩卡的原理框图。图中，ＣＶＢＳ信号先经过视频接收电路进行前端处理（包括阻抗匹配、限幅和钳位），然后通过视频解码电路产生符合ＶＷ２０１０视频接口标准的ＩＴＵ６５６信号。 视频解码电路的核心是一个视频解码芯片，该解码芯片用于对ＣＶＢＳ信号进行Ａ／Ｄ转换和编码，以产生ＩＴＵ６５６标准的并行数字电视信号。高档的视频解码器还支持图像尺寸缩放（ｓｃａｌｉｎｇ）和帧提取（ｄｅｃｉｍａｔｉｎｇ）功能，如ＰＨＩＬＩＰＳ公司的ＳＡＡ７１１４、ＳＡＡ７１１５以及Ｒｏｃｋｗｅｌｌ公司的ＢＴ８２９Ａ等。由于ＶＷ２０１０的视频输入为ＩＴＵ６５６／Ｄ１格式，所以只需要选择具有基本Ａ／Ｄ转换和编码功能的视频解码芯片如ＳＡＡ７１１３即可。

在模拟音频信号经过模拟音频接收电路进行前端处理后，便可通过音频ＡＤＣ电路产生符合ＶＷ２０１０音频接口标准的Ｉ２Ｓ信号。

ＶＷ２０１０是压缩卡的核心处理芯片，该芯片除可完成音、视频信号的编码外，还可提供对解码器和ＡＤＣ的控制（通过Ｉ２Ｃ总线），其编码产生的ＭＰＥＧ流可通过芯片内部集成的ＰＣＩ接口输出。ＶＷ２０１０的解压操作是压缩操作的逆过程，基本原理类似，基于ＶＷ２０１０的解压卡原理框图如图３所示。

３ Ｌｉｎｕｘ下ＶＷ２０１０设备驱动程序设计

３．１ 分层软件体系结构

按照操作系统的观点，系统软件体系结构应为表１所列的分层结构。驱动程序工作在核心态，并向下通过Ｃｈｉｐ ＡＰＩ实现对ＶＷ２０１０芯片的直接控制，向上则为应用程序提供驱动程序接口（Ｄｒｉｖｅｒ ＡＰＩ）。按照Ｒｕｂｉｎｉ先生的观点，驱动程序提供的是机制，而不是策略。换句话说，驱动程序的主要任务是为应用提供全面、高效而可靠的服务，具体如何使用硬件则是应用需要解决的问题。

表1 分层软件体系结构示意图

Software Mode Application User mode Driver API Driver Kernel mode Chip API Firmware HardWare layer

考虑到Ｌｉｎｕｘ系统下的设备驱动程序开发技术已经相当成熟，笔者不打算详细介绍驱动程序的完整框架和各个模块，而是在分析ＶＷ２０１０芯片与ｈｏｓｔ通信机制的基础上，着重讨论在驱动程序中如何实现对ＶＷ２０１０芯片的有效控制以及如何通过应用程序实现ＶＷ２０１０芯片间数据的有效传输。

３．２ ＶＷ２０１０与ｈｏｓｔ的通信机制

ＶＷ２０１０提供了三种与ｈｏｓｔ通信的机制：直接访问内部寄存器、共享存储区（ｓｈａｒｅｄ ｍｅｍｏｒｙ）和ＤＭＡ。ＶＷ２０１０允许ｈｏｓｔ直接访问其内部寄存器和外部存储单元，寄存器方式主要用于调试目的和下载固件程序；ＤＭＡ方式则负责ＶＷ２０１０芯片和应用缓冲区之间的数据传输（如ＭＰＥＧ数据流）；共享存储区机制是设备驱动程序和ＶＷ２０１０间的主要通信方式。

（１） 共享存储区（ｓｈａｒｅｄ ｍｅｍｏｒｙ）

ＶＷ２０１０采用共享存储区机制接收ｈｏｓｔ的命令并返回命令执行结果。ｈｏｓｔ与ＶＷ２０１０进行通信的共享存储区（以下简称ＳＭ＿ＰＣ２ＶＷ）位于ｅｎｃｏｄｅｒ ＳＤＲＡＭ中地址３Ｆ１８００处，共１２８字节；而ＶＷ２０１０与ｈｏｓｔ进行通信的共享存储区（以下简称ＳＭ＿ ＶＷ２ＰＣ）则位于ｅｎｃｏｄｅｒ ＳＤＲＡＭ中的地址３Ｆ１８８０处，也是１２８字节。

ＳＭ＿ＰＣ２ＶＷ的格式如表２所列。表中，ＣＭＤ为命令码，分别为：读数据（ＣＭＤ＝１）、发ＩＯＣＴＬ码（ＣＭＤ＝２）、写数据（ＣＭＤ＝３）、打开命令（ＣＭＤ＝４）和关闭命令（ＣＭＤ＝５）；ＩｎｔＦｌａｇ为中断标识，ＩｎｔＦｌａｇ为１时，ＶＷ２０１０执行完ＣＭＤ定义的任务后将产生一个中断，为０则不产生中断；Ｄｅｖｉｃｅ Ｈａｎｄｌｅ由打开命令从ｆｉｒｍｗａｒｅ中获得，当ＣＭＤ不同时，Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ有不同的含义。

表2 host到VW2010的共享内存区格式

Address 31:16 15:8 7:0 3F1800 Reserved IntFlag CMD 3F1804 Reserved Reserved Reserved 3F1808 Reserved 3F180C Devic

《基于VW2010芯片的嵌入式多媒体监控系统压缩/解压卡设计(第2页)》