基于TMS320VC550的JPEG视频压缩系统的实现

文章摘要：1 引言随着网络和多媒体技术的发展，视觉通信的重要性和需求急剧增加，如桌面视频会议、移动终端、基于因特网的视频通信等。这些视觉信息内涵丰富，但数据量大，必须压缩数据。但采用多种方法压缩图像数据，其数据量仍然巨大，这就对计算机处理速度、传输介质、传输方法和存储介质提出较高要求。因此，数据压缩作为数据图像处理的关键技术之一，对研究图像压缩编码技术具有重要价值。嵌入式微处理器中，DSP具有灵活、高速、便于嵌入式应用等优点，特别适合复杂算法处理的应用。数字视频图像压缩系统利用DSP作为其嵌入式平台，充分发挥其性能优势，较好地提高编码效率，满足图像实时处理需要。因此，这里介绍一种基于TMS320VC55

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　1 引言

　　随着网络和多媒体技术的发展，视觉通信的重要性和需求急剧增加，如桌面视频会议、移动终端、基于因特网的视频通信等。这些视觉信息内涵丰富，但数据量大，必须压缩数据。但采用多种方法压缩图像数据，其数据量仍然巨大，这就对计算机处理速度、传输介质、传输方法和存储介质提出较高要求。因此，数据压缩作为数据图像处理的关键技术之一，对研究图像压缩编码技术具有重要价值。

　　嵌入式微处理器中，DSP具有灵活、高速、便于嵌入式应用等优点，特别适合复杂算法处理的应用。数字视频图像压缩系统利用DSP作为其嵌入式平台，充分发挥其性能优势，较好地提高编码效率，满足图像实时处理需要。因此，这里介绍一种基于TMS320VC5509A型DSP的视频压缩系统。

　　2 静止图像的压缩编码标准JPEG

　　JPEG(Joint Photographic Experts Group)是由国际标准化组织(ISO)提出面向静止图像编码的标准，其处理方法依次使用离散余弦变换、量化、Z行扫描、游程编码和不变字长编码。JPEG算法定义了以下4种运行模式：

　　(1)基于DCT顺序型模式按照从左到右、从上到下的顺序对图像进行扫描和编码，称为基本系统。

　　(2)基于DCT递增模式 按照从粗到细的顺序对一幅图像进行编码，适用于传输时间长、用户喜欢图像从粗糙到清晰的场合。

　　(3)无失真编码模式保证重建图像与原始图像完全相同。

　　(4)分层编码 采用各种分辨率对图像进行编码。

　　该系统采用基本系统模式。图1是JPEG的编码框图。

　　3 硬件系统设计

　　该视频压缩系统直接与PAL制摄像头的输出端相连，来采集、预处理和压缩现场图像，再以USB或RS232方式将处理后的图像数据传给上位机。图2为视频压缩系统硬件结构图。

　　该系统硬件设计以TI公司的TMS320VC5509A型数字信号处理器为核心，包括视频采集电路、FPGA预处理电路、存储器扩展、系统电源和看门狗电路等。系统中TMS320VC5509A为中央处理器；SDRAM为DSP外扩数据存储器；Flash为程序存储器，用于系统上电自举；模拟摄像头与视频 A／D转换器负责视频图像采集；FPGA用于地址译码、隔行运算，控制两片SRAM用于缓存视频A／D转换器转换后的数字图像。从系统设计成本考虑，这里选用Altera公司的可编程逻辑器件EPIC6Q240C8型FPGA。该器件是Cyclone系列器件中一款非BGA封装的可用I／O引脚最多的 FPGA。

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　3．3 DSP供电电源电路

　　DSP基本系统由独立的电源系统供电，而硬件平台的其他器件共用另一套电源供电系统。为了降低系统功耗，DSP一般采用低电压供电．并且采用I／O和 CPU内核分开供电方式。VC5509A不同的工作频率要求不同的核电压，200 MHz为1．6 V，144 MHz为1．35 V，108 MHz为1．2 V。DSP的I／O电压为3．3 V。

　　DSP供电电源电路如图4所示。选用TI公司的两款LDO电源器件TPS76801和TPS75833分别为DSP提供内核电压和I／O电压。

　　TPS76801能给CPU内核提供最大1 A的电流，电压在1．2～3 V范围内可调。

　　调整TPS76801的输入电阻值得到1．6 V，1．35 V，1．2 V的核电压，DSP相应工作在200 MHz，144 MHz，108 MHz的频率下。而TPS75833能提供最高3 A的I／O电流，对于低功耗的TMS320VC5509A，这已足够保证其工作在最大负荷状态。

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