應用: 1、電台,電視台,舞台等場合的專業音頻處理(調音,均衡,效果器等); 2、醫療上的數據分析處理(如醫療影像分析,心率譜分析等)。3、靜態的視頻壓縮,處理和傳輸。4、研究生,本科生數字圖像及數字音頻處理的教學平台。5、工程師可利用本平台實現數字信號處理的算法。6、直接用於2 次開發。由TI DSP 芯片TMS320C6713(200M 主頻)和Altera FPGA Cyclone II EP2C5 組成的音視頻開發板,DSP 主要做音頻處理,同時可以將FPGA 採集的視頻數據接收進來做視頻分析和處理,兩者結合,完美實現視頻和音頻的高速處理。開發板特點:
1.使用TMS320C6713 和Cyclone II EP2C5 運算平台, 性價比優越的高速處理平台.
2.支持視頻採集(ITU-R656), 可以應用TI 的DSPLIB 做二次開發,EMIF通道採集視頻數據進DSP,提供CCIR656編解碼程序.
3.高精度音頻採集,EDMA 傳輸音頻數據(LIB),支持高速浮點高精度音頻信號處理.
4.CSL 庫應用例程,Bootload 程序,SDRAM 控制程序.
DSP 部分資源(硬件):
TI 200M 主頻浮點DSP 芯片;片上256K×32bit RAM
外擴8M×16bit SDRAM 16Mbit Flash ROM
*CIRRUS 最新專業級音頻AD/DA,正負電源供電,差分輸入輸出,實際信噪比超過90dB,
最高採樣率192K,結合了相關的運放濾波配置電路,完全滿足專業級音頻產品的開發;軟件:EDMA 操作LIB(包括Mcbsp 和並口,支持PINGPONG 操作); CSL 庫應用和DSPLIB 應用例子(IIR,FIR,FFT 等示例算法程序); FLASH ROM BOOTLOAD 程序(整個BOOTLOAD 詳細過程);音頻實時處理程序(2 段IIR濾波的均衡器程序,FFT 譜提取程序); 視頻採集源碼;EMIF 操作程序;IO 操作,定時器操作程序;TI 的算法庫;
FPGA 部分資源(硬件): Altera Cyclone II 芯片EP2C5; 視頻AD/DA 芯片(SAA7114,SAA7121),外擴2片256×16bit的高速SRAM,可實現幀存儲。
STC 單片機STC89LE52; 軟件部分:視頻AD/DA 的配置程序;視頻採集的FPGA 程序(ITU-R656 解碼程序,片內雙端口RAM 操作存取視頻數據程序);FPGA,DSP,MCU的源代碼 ;PDF原理圖;
配套清單:開發板,開關電源一隻,串口線一條,音頻線,視頻線,開發光盤一張,(需要FPGA下載線的請另外購買USB-Blaster)。
1、TMS320C6713 和FPGA Cyclone II 結合的開發板有什麼優勢嗎?
答:通常的視音頻開發板是單DSP 或者是DSP+CPLD 架構,這種架構一般是基於用CPLD 做IO 口的簡單擴展和一些簡單的邏輯配置,在實時視頻處理中,CPLD 是很難達到要求的,而FPGA 除了高速,大容量之外,還在片內嵌入了高速RAM 和多個硬件乘法器(實時DSP 模塊),在視頻開發的實踐中,往往會用到1D 的圖像實時乘加運算(如色度空間轉換,直方圖均衡等),CPLD 就完全做不到了,而Cyclone II 因為嵌入了多乘法器的硬件DSP 模塊, 做起來就很容易。同時,cyclone II 內嵌的RAM 可以做雙端口RAM 操作,很容易配置為PINGPONG 操作流程,從而實現和TMS320C6713總線的高速數據交換,如果使用DSP+CPLD 方案就很難做到這一點了。
TMS320C6713(200MHz 主頻)用來做實時的視頻處理是比較吃力的,就算完全使用了高速EDMA 通道進行視頻數據傳輸,在Full D1 圖像中,1 line(64us)的處理指令數也就是12800 條,還要加上SDRAM 數據區的搬運時間,實時處理25Frame/s 是很難的,但是,如果不需要實時處理,或者是實時處理部分的算法交給FPGA 做的話,TMS320C6713做非實時的圖像分析和檢測是非常方便的。因為TI 提供了足夠的處理庫,同時,DSP 的編程的可操作性要相對容易。
總之,TMS320C6713和Cyclone II FPGA 結合的視頻,音頻處理平台既兼顧了編程的易實現性,又兼顧了視頻處理的實時性,是一個非常適合做產品開發的實驗平台。
2、音頻接口部分使用的AD/DA 有什麼特點?
答:我們在最新版本的6713 上使用的音頻AD/DA 是cirrus 公司最新推出的專業級音頻AD/DA 芯片,差分輸入,輸出使用運放搭建了2 級3 階巴特沃夫濾波器,結合了最高192K 的採樣率,完全滿足專業音頻開發的要求。現在市面上絕大部分的開發板的音頻接口都使用AIC23,AIC23 在專業音頻,特別是要求高信噪比的場合就顯得檔次低。主要原因是其使用單端輸入輸出接口,同時,它標稱的理想信噪比和動態範圍都不高。
音頻數據的採集和IIR處理
C6713是浮點處理器,針對高端音頻信號處理進行了有效的架構優化,C6713帶2個McAsp device,該器件支持多達8通道的數據收或發,是TI專門針對多路音頻信號應用而設計的接口.
板子提供的例程基於McBsp,但硬件引線都接到FPGA當中,用戶可以靈活配置各種用法.音頻採集使用了EDMA通道傳輸,實現了CPU對音頻的實時高速處理而不須忙於搬運處理數據.
音頻AD/DA採用Cirrus公司高性能器件CS4272,最高採樣率達192k.
McBsp配置為主動模式,系統上電後DSP配置McBSP輸出LRCK(左右通道時鐘),SCLK(串行時鐘),同時收發AD/DA的數據,接收的音頻數據經DMA通道送給CPU,從而實現數據的高速處理.
音頻例程實現的是IIR濾波功能,濾波的係數通過根目錄下的matlab程序bandpass.m提取處理,用戶可以通過程序的配置看到整個IIR濾波器的實現過程,其中bypass_bit=1時進行IIR信號處理,實現的是150Hz到3400Hz的帶通濾波功能。
if(bypass_bit==1)
{ DSPF_sp_biquad(Buffer_iir_l,b0,a0,dlyl_0,mid_iir,512); DSPF_sp_biquad(mid_iir,b1,a1,dlyl_1,Buffer_iir_l,512);
DSPF_sp_biquad(Buffer_iir_r,b0,a0,dlyr_0,mid_iir,512);
DSPF_sp_biquad(mid_iir,b1,a1,dlyr_1,Buffer_iir_r,512);
}
程序使用EDMA配置音頻接口,其配置採用了EDMA的12號和13號中斷,具體可以參考TI的EDMA配置文檔。
IRQ_reset(IRQ_EVT_EDMAINT);
IRQ_disable(IRQ_EVT_EDMAINT);
EDMA_intDisable(12); /* ch 12 for McBSP transmit event XEVT0 */
EDMA_intDisable(13); /* ch 13 for McBSP receive event REVT0 */
IRQ_clear(IRQ_EVT_EDMAINT);
EDMA_intClear(12);
EDMA_intClear(13);
IRQ_enable(IRQ_EVT_EDMAINT);
EDMA_intEnable(12);
EDMA_intEnable(13);
例子列表:
GPIO控制實驗;
定時器配置實驗;
外部中斷實驗;
SDRAM輸入輸出實驗;
FLASHROM燒寫以及BOOTLOAD實驗;
時鐘中斷實驗;
視頻AD/DA配置實驗;
音頻AD/DA配置實驗;
DSP與FPGA接口實驗;
EDMA採集播出音頻實驗;
實時音頻FIR實驗;
實時音頻IIR實驗;
實時音頻FFT分析實驗;
視頻採集的DSP程序控制實驗;
視頻採集的FPGA狀態機控制實驗;
視頻採集和播出的BT656編解碼實驗;