基于blackfin DSP视频字符叠加的实现(6)
数字信号处理实现方法有MATLAB软件实现，单片机实现，通用DSP和专用DSP芯片实现。MATLAB为纯软件工具，无法满足处理板的硬件要求。单片机的优点是设计简单，速度快，但对于复杂的图像信号处理，单片机难以实现复杂数据的运算和实时控制。专用DSP芯片是将相关算法集成于DSP中，其速度高，但灵活性差且价格高。通用DSP芯片采用改进的哈佛结构，不但数据总线和程序总线相互分离，而且数据存储器和程序存储器也相互独立编址和访问；配有单独的乘法器和加法器，使得DSP能完成复杂的数据运算，且运算速度高；带有DMA直接访问存储器通道，不仅提高了数据传送速率且不占用CPU资源；具有丰富的外设接口，提供与外设之间的无缝连接。上述优点使得DSP芯片得到广泛应用，所以选用通用DSP芯片作为数字信号处理板的核心，完成图像信号处理工作。
目前通用DSP市场上，ADI公司和TI公司生产的DSP占据领先地位，ADI可编程DSP芯片销售份额占全球的40%。ADI与Intel联合开发的高性能体系结构产品Blackfin系列DSP，主要用来处理图像、声音、数据流等信息，具有高的性价比。
要实现实时的字符叠加或者动目标检测，就需要专门用于视频处理的DSP芯片。这些芯片可以提供同视频采集芯片相连的专用接口。这里可以选用ADI公司的Blackfin系列DSP芯片，或者选用Atmel公司基于ARM7TDMI内核的AT91M40800芯片等。
AT91M40800是Atmel公司推出的AT91 16/32位微控制器系列中具有很高性价比的一款芯片。它基于ARM7TDMI内核，内含高性能的32位RISC处理器、16位高集成度指令集、8KB片上SRAM、可编程外部总线接口（EBI）、3通道16位计数器/定时器、32个可编程I/O口、中断控制器、2个UART（其中每个各带2个专用外部数据控制器）、可编程看门狗定时器、主时钟电路和DRAM时序控制电路，并配有高级节能电路；同时，可支持JTAG调试，主频为40MHz。由于主频偏低，因此我们放弃了使用这款芯片。
ADSP-BF561是Blackfin系列的双核嵌入式处理器，具有600MHz的执行速度，561处理器的特点[6]：
具有328KB的片内存储空间，每个内核带有16KB内存的可配置成SRAM或Cache，32KB的数据存储器可配置成SRAM或Cache，4KB的暂存器SRAM。外加128KB的片上L2 SRAM。
内核结构各自包含2个16位乘法-累加器（MACs），执行定点乘法-加法操作；2个40位的算术逻辑单元（ALUs），执行定点算术逻辑操作；4个8位视频算术逻辑单元和40位的移位寄存器。
提供与SDRAM，SRAM，FLASH和ROM等外部寄存器之间的无缝连接。
具有两个并行外设接口PPI/GPIO，支持ITU-656视频数据流格式，2个全双工通用串行口，两个16通道DMA，SPI兼容端口，12个32位计时/计数器，支持PWM，支持IrDA的通用异步接收/发送（UART），实时时钟模块，2个看门狗定时器，48个可编程管脚，自带0.5x~64xPLL。
BF533/531为单核嵌入式处理器，533和531均为16位定点DSP内核，内核结构和外设接口与561相似，差别在于561有A，B两个核，每个核带有自己的内部存储器、乘法器、加法器和移位寄存器等，而533/531只有一个核。BF533和BF531区别如表3.1所示。
表3.1 BF533和BF531区别
BF533 BF531
最高工作频率 600MHz 400MHz
指令存储器 80KB SRAM 32KB SRAM和
32KB ROM
数据存储器 1个16KB的Bank 2个32KB SRAM的Bank
ADSP-BF561相当于两个BF533芯片，在本系统中，需要两个PPI口分别作为输入和输出口，故选用BF561作为该系统的数字信号处理芯片。
Blackfin DSP也具有通常与RISC处理器相关的优点，例如高度正交的指令集、字节可访问性、存储器保护和SRAM/cache存储器模块，其外围电路提供了GPS、蜂窝终端、CD等设备间的无缝通信。新DSP还支持Linux、ThreadX和Nucleus等嵌入式操作系统，内建的视频优化功能可实现完全可编程的D1/VGA实时视频和多通道音频处理，能使用户开发的产品快速投放市场，并且容易支持新兴的多媒体格式，如MPEG-4、H.264和Windows Media。如图3.7为Blackfin BF561的功能模块框图。