达芬奇技术课程

学号 14112220267 成绩
《Davinci技术原理及应用》课程论文题目：基于达芬奇技术的
作者向灿群班级11-1BF
院别信息与通信工程专业电信工程实验完成时间2014年5月12日
1 达芬奇技术概述
达芬奇技术是一种数字图像、视频、语音、音频信号处理的新平台，以其为基础的应用开发层出不穷。

该技术是一种内涵丰富的综合体，包含达芬奇处理器、软件、开发环境、算法库和其他技术支持等。

正因为涉及的技术面广，因此有比较高的技术门槛。

2 视频设备驱动
TMS320DM6446中的视频处理子系统有两个接口，分别为用于视频输入的视频前端输入（VPFF）接口和用于图像输出的视频末端输出(VPBE)接口。

视频前端输入（VPFE）接口由1个CCD控制器(CCDC)、1个预处理器、柱状模块、自动曝光/白平衡/聚焦模块（H3A）和寄存器组成。

CCD 控制器可以与视频解码器、CMOS传感器或电荷耦合装置连接；预处理器是一个实时的图形处理器，它把CMOS或CCD得到的原始图形从RGB（三原色）转变为YUV4:2:0编码；柱状模块和H3A模块则提供原始图形信息。

视频末端输出（VPBE）接口由1个在线视频显示处理器（OSD）和1个视频编码器组成。

在线视频显示处理器既能够显示两组独立的视频窗口或两组独立的OSD窗口，还可以以1个视频窗口、1个OSD窗口和1个属性窗口的形式显示。

视频解码器以54MHz进行D/A转换，可以提供NTSC/PAL、S等格式的视频或音频输出。

3 编解码引擎框架
DaVinci是DSP和ARM双核架构的SOC芯片。

对芯片与外界的交互通过ARM端的Montavista Linux和相关驱动与应用程序来管理，DSP端只处理编解码相关的算法。

DSP和ARM之间的通讯和交互是通过引擎(Engine)和服务器(Server)来完成的。

编解码引擎(Codec Engine)
a. 核心引擎API
从应用来说，CE就是用来调用xDAIS算法的一组API的集合，用户可以通过这些API来实例化和调用xDAIS算法。

达芬奇提供了一组VISA接口，用于给应用程序与xDM兼容的xDAIS算法相交互。

需要注意，不管算法是运行在本地(ARM端)，还是远端(DSP端),也不管硬件体系是只有ARM 或是只有DSP或两者都有，也不管OS是Linux、VxWorks、DSP/BIOS,还是WinCE,对算法的接口调用都是一致的。

这点通过引擎的配置文件*.cfg 可以看出来，而且通过配置文件可以决定自己的codec是运行在ARM端还是DSP端。

CE包括核心引擎API和VISA API ，核心引擎API相关接口模块为: 初始化模块(CERuntime_)、CE 运行时模块(Engine_)、抽象层内存模块(Memory_); VISA API 的接口模块我们常用的有: 视频编码接口(VIDENCx_)、视频解码接口(VIDDECx_)、音频编码接口(AUDENCx_)、音频解码接口(AUDDECx_),各模块分别包含在对应的头文件中。

应用程序必须使用CE 的核心引擎的三个相关模块去打开和关闭编解码引擎的实例。

需要注意的是引擎的句柄是非线程保护的，对单独使用CE 的每个线程来说，必须执行Engine_open 并管理好自己的引擎句柄，而对多线程应用来说，也可以顺序的访问一个共享的引擎实例，我们目前采用的就是后者，只定义了一个引擎句柄，多个解码器共用。

编解码引擎同时还提供相关的API用以访问系统的内存使用状况和CPU的负载信息，接口如下：
>Engine_open: 打开一个编解码引擎;
>Engine_close: 关闭一个编解码引擎,通常是在删除算法实例后调用之来释放相关资源;
>Engine_getCpuLoad: 获取CPU的使用百分比;
>Engine_getLastError: 获取最后一个失败操作所引发的错误代码;
>Engine_getUsedMem: 获取内存使用状况
b. VISA API
@创建一个算法实例: *_create()
编解码引擎ceHandle_264创建完毕后，可以通过它来创建自己的算法实例,需要调用*_create(),其中*可以是VIDEO 或AUDIO的相应编解码模块的名字。

@关闭一个算法实例: *_delete()
VIDDEC_delete(264Handle); /*注意:只有当与算法相关的内存片清除后，才可以调用之删除算法实例*/
@控制一个算法实例: *_control()
VIDDEC_control(264Handle, XDM_SETPARAME, dynamicParamsPtr,
&encStatus);
第一个参数是已经打开的算法实例句柄; 第二个参数是一整型的command id,它定义在xdm.h中; 第三个参数是需要动态改变算法的参数; 第四个
参数是一个结构体变量，不同模块具有不同的结构。

@通过算法实例处理数据: *_process()
status = VIDDEC_process(264Handle &inBufDesc,&outBufDesc, &inArgs, &outArgs);
第二和第三个参数是XDM_BufDesc类型的结构体，其中包含了内存片段的数目和开始地址以及长度信息；第四第五个参数分别为算法实例提供输入和输出地址。

c. 编译"一个"编解码引擎----引擎配置文件(ceapp.cfg)
引擎的配置文件是以*.cfg文件形式存储的，目前我们工程里面含两个*.cfg: app里面含ceapp.cfg，里面包含对引擎的配置，还有一个是video_copy.cfg，在serve下，是对服务器的配置文件之一，后面会讲到。

ceapp.cfg通过Makefile文件使用package.xdc来产生一个*.c文件和一个链接命令脚本文件。

一个引擎配置文件包含如下内容: 引擎的名字以及包含在引擎内的编解码器和它们的名字。

从这里可以看出，前面定义
"h264dec"等名字的作用，用于应用程序中标识算法类别，也可以看出一个引擎是可以由几个编解码器模块共用的。

4 系统设计与实现(来自网络)
1、系统方案设计
针对目前机器人系统存在的不足，本文以全自主移动机器人为背景，设计了一种基于嵌入式RTLinux的移动机器人平台。

该平台具有体积小、模块化设计、功耗低、实时性强、可靠性高、软件的可裁减性和可移植性等优点，并且具有以下功能：
①采用轮式行走机构，控制性能好，速度快，最大速度为2.5m/s；
②视觉系统采用全景摄像头，可以实现目标的识别、跟踪和定位；
③选用红外传感器和超声波传感器，可以实现避障功能；
④具有无线网络功能，可以通过计算机对机器人发送指令，读取传感器信息，实时显示图像信息；
⑤具有盘球、射门装置，可以完成带球和射门动作；
⑥具有简单的语音控制系统，通过语音识别、接受指令并执行相应的动作；
⑦具有LCD触摸屏交互功能，便于信息的交互和确认。

为了简化设计，把系统分为软件和硬件两个部分。

每个部分都按照模块化和可扩展性的设计思想进行设计。

2、系统硬件设计
3、系统软件设计
5 总结
达芬奇(DaVinci)技术是消费类电子产品领域的重大里程碑，能够促进新型数字视频应用市场的增长并使现有应用更加简单易用。

达芬奇(DaVinci)技术将充分满足众多新兴的数字视频创新产品对实时视频的需求。

这些应用领域包括：视频安全监控系统、IP机顶盒、视频会议、车载信息娱乐系统、便携式媒体以及数码像机等。

参考文献
[1] 张起贵, 张胜，张刚. 最新DSP技术—达芬奇系统、框架和组件[M]. 国防工业出版社，2009.
[2] 谷湘煜,郑小龙.数字视频系统设计中的集成新概念（上）[J].电子产品世界,2006.
[3] 张广立,付莹,杨汝清,等.基于Windows NT的开放式机器人实时控制系统[J].上海交通大学学报,2003.
[4] 宋磊,方向忠.达芬奇技术的视频应用分析[J].电路与应用,2006.
[5]TI.DaVinciTM Products simplify digital video innovation [EB/OL]:TI官方网站SPRT378A, 2005.。