图像传输系统中的DSP技术应用研究
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摘要
本课题是高速无线视频传输系统项目的一个子课题，属于信源压缩编码和信宿解压缩解码部分，主要任务就是运用DSP技术及相关的ASIC器件实现实时的运动图像压缩编解码。
高速无线视频传输系统是信息产业发展至今最急需的设备之一，其市场需求量极大，尤其在交通、金融、公安、消防、减灾、救灾、远程医疗、军事装备、石油、矿山等部门应用最多。运动图像实时压缩编码和解压缩解码是高速无线视频传输系统的核心部分。
数字信号处理器(即可编程DSP芯片)，作为快速和实时处理的最重要的载体之一，正受到科学技术界和工程界的广泛关注。数字图像、声音等多媒体压缩技术再次成为信息学科领域内的研究热点之一。如何把DSP的强大的数据处理能力和先进高效的图像压缩技术结合起来，开发出市场所能接受的实用的无线视频传输系统是当前的一个应用热点。
本文介绍了一种实现脱机视频压缩编码和解压缩解码及视频数据可靠通信的方法，详细论述了作为高速无线视频传输系统核心部分的运动图像实时压缩编码和解压缩解码的软硬件设计和研制开发过程。
主要涉及以下几个方面的内容：
1．介绍了ANALOG DEVICES公司的DSP处理器——ADSP2181的硬件结构，DSP资源分配技术，外围器件接口设计技术，以及软件编程和调试技术。
2．介绍了新一代视频编解码芯片ADV611的工作原理和接口电路设计。
3．介绍了可编程视频输入编码芯片SAA7111和可编程视频解码输出芯片SAA7185工作原理和接口电路设计。
4．开发了实时运动图像视频压缩编码和解压缩解码系统，实现了脱机视频压缩编码和解压缩解码系统的实时图像处理和数据流量的自适应控制。
This project is one of the subprojects of high-speed wireless video transmission system. Using DSP technology and relevant ASIC device to realize motion picture's compress code and decompress decode in real time is its main task.
The high-speed wireless video transmission system is one of the equipment needed badly most in development of information industry so far. Its market demand is great, and be used most especially in the departments, such as traffic, finance, public security, fire control, reducing natural disasters, disaster relief, tele-medicine, military equipment, petroleum, mine, etc.. Motion picture's compress code and decompress decode in real time is the key part of highspeed wireless video transmission system.
Nowadays, the scientific and technical circle and engineering circle pay more attention to Digital Signal Processor (programmable DSP chip), the one of the most important fields of realtime signal processing. The compress technology of multimedia, such as digital picture, sound, etc., has become one of the research focuses in the discipline domain of information again. How to combine advanced and high-efficient picture compress technology with the strong data processing ability of DSP to develop the practical wireless video transmission system, which the market can accept, is one of the current application hot points.
This paper introduces a method to realize stand-alone video data's compress code and decompress decode and reliable transmission of video data, and expounds the design processing and hardware and software development.
The main points of the paper are as follows:
1. Introduces the hardware structures of ADSP2181 of AD Inc., DSP resource allocation, peripheral device interface's designing, programming and debugging.
2. Introduces operation principle and interface circuit design of video CODEC ADV611.
3. Introduces operation principle and interface circuit design of Video Input Processor SAA7111 and Video Output Processor SAA7185.
4. Designs and develops stand-alone video data's compress code and decompress decode system. Realizes motion picture's compress code and decompress decode in real time, and self-adaptation control of data flow.
高速无线视频传输系统是信息产业发展至今最急需的设备之一，其市场需求量极大，尤其在交通、金融、公安、消防、减灾、救灾、远程医疗、军事装备、石油、矿山等部门应用最多。运动图像实时压缩编码和解压缩解码是高速无线视频传输系统的核心部分。
数字信号处理器(即可编程DSP芯片)，作为快速和实时处理的最重要的载体之一，正受到科学技术界和工程界的广泛关注。数字图像、声音等多媒体压缩技术再次成为信息学科领域内的研究热点之一。如何把DSP的强大的数据处理能力和先进高效的图像压缩技术结合起来，开发出市场所能接受的实用的无线视频传输系统是当前的一个应用热点。
本文介绍了一种实现脱机视频压缩编码和解压缩解码及视频数据可靠通信的方法，详细论述了作为高速无线视频传输系统核心部分的运动图像实时压缩编码和解压缩解码的软硬件设计和研制开发过程。
主要涉及以下几个方面的内容：
1．介绍了ANALOG DEVICES公司的DSP处理器——ADSP2181的硬件结构，DSP资源分配技术，外围器件接口设计技术，以及软件编程和调试技术。
2．介绍了新一代视频编解码芯片ADV611的工作原理和接口电路设计。
3．介绍了可编程视频输入编码芯片SAA7111和可编程视频解码输出芯片SAA7185工作原理和接口电路设计。
4．开发了实时运动图像视频压缩编码和解压缩解码系统，实现了脱机视频压缩编码和解压缩解码系统的实时图像处理和数据流量的自适应控制。
This project is one of the subprojects of high-speed wireless video transmission system. Using DSP technology and relevant ASIC device to realize motion picture's compress code and decompress decode in real time is its main task.
The high-speed wireless video transmission system is one of the equipment needed badly most in development of information industry so far. Its market demand is great, and be used most especially in the departments, such as traffic, finance, public security, fire control, reducing natural disasters, disaster relief, tele-medicine, military equipment, petroleum, mine, etc.. Motion picture's compress code and decompress decode in real time is the key part of highspeed wireless video transmission system.
Nowadays, the scientific and technical circle and engineering circle pay more attention to Digital Signal Processor (programmable DSP chip), the one of the most important fields of realtime signal processing. The compress technology of multimedia, such as digital picture, sound, etc., has become one of the research focuses in the discipline domain of information again. How to combine advanced and high-efficient picture compress technology with the strong data processing ability of DSP to develop the practical wireless video transmission system, which the market can accept, is one of the current application hot points.
This paper introduces a method to realize stand-alone video data's compress code and decompress decode and reliable transmission of video data, and expounds the design processing and hardware and software development.
The main points of the paper are as follows:
1. Introduces the hardware structures of ADSP2181 of AD Inc., DSP resource allocation, peripheral device interface's designing, programming and debugging.
2. Introduces operation principle and interface circuit design of video CODEC ADV611.
3. Introduces operation principle and interface circuit design of Video Input Processor SAA7111 and Video Output Processor SAA7185.
4. Designs and develops stand-alone video data's compress code and decompress decode system. Realizes motion picture's compress code and decompress decode in real time, and self-adaptation control of data flow.
引文
1．苏涛，吴顺君等，“高性能数字信号处理器与高速实时信号处理”，西安电子科技大学出版社，2000年
2．李刚，“数字信号微处理器的原理及其开发应用”，天津大学出版社，2000年
3．彭启琮，“TMS320C54X实用教程”，电子科技大学出版社，2000年
4．张雄伟，曹铁勇，“DSP芯片的原理与开发应用”(第2版)，电子工业出版社，2001年
5．马小虎，张明敏等，“多媒体数据压缩标准及实现”，清华大学出版社，1996年
6．沈兰荪，“图像编码与异步传输”，人民邮电出版社，1998年
7. ADSP-2100 Family User's Manual, ANALOG DEVICES Inc., Third Edition, September 1995
8. PHILIPS Semiconductors Data Sheet, SAA7184, SAA7185B (Digital Video Encoders), July 3,1996
9. PHILIPS Semiconductors Data Sheet, SAA7111A (Enhanced Video Input Processor), May 5,1996
10．余松煜，张文军等，“现代图像信息压缩技术”，科学出版社，1998年
11. Stephen J. Solari, Digital Video and Audio Compression, 2000
12. Data Book of Integrated Device Technology Inc., 1992
13．F.Kuo,W.Effelsberg,et al 著，龙晓苑译，“多媒体通信协议与应用”，清华大学出版社，1998年
14．彭启琮，李玉柏，“DSP技术”，电子科技大学出版社，1997年
15．陆坤，奚大顾等，“电子设计技术”，电子科技大学出版社，1997年
16. ANALOG DEVICES Electronic Databook Version D.1, 1999
17．MAXIM 公司新产品数据手册，第四卷，1995年
18．庞浩等，“电子技术应用”，2001年第10期
19．何立民，“I~2C总线应用系统设计”，北京航空航天大学出版社，1995年
20．杨长生，“图像与声音压缩技术”，浙江大学出版社，2000年
2．李刚，“数字信号微处理器的原理及其开发应用”，天津大学出版社，2000年
3．彭启琮，“TMS320C54X实用教程”，电子科技大学出版社，2000年
4．张雄伟，曹铁勇，“DSP芯片的原理与开发应用”(第2版)，电子工业出版社，2001年
5．马小虎，张明敏等，“多媒体数据压缩标准及实现”，清华大学出版社，1996年
6．沈兰荪，“图像编码与异步传输”，人民邮电出版社，1998年
7. ADSP-2100 Family User's Manual, ANALOG DEVICES Inc., Third Edition, September 1995
8. PHILIPS Semiconductors Data Sheet, SAA7184, SAA7185B (Digital Video Encoders), July 3,1996
9. PHILIPS Semiconductors Data Sheet, SAA7111A (Enhanced Video Input Processor), May 5,1996
10．余松煜，张文军等，“现代图像信息压缩技术”，科学出版社，1998年
11. Stephen J. Solari, Digital Video and Audio Compression, 2000
12. Data Book of Integrated Device Technology Inc., 1992
13．F.Kuo,W.Effelsberg,et al 著，龙晓苑译，“多媒体通信协议与应用”，清华大学出版社，1998年
14．彭启琮，李玉柏，“DSP技术”，电子科技大学出版社，1997年
15．陆坤，奚大顾等，“电子设计技术”，电子科技大学出版社，1997年
16. ANALOG DEVICES Electronic Databook Version D.1, 1999
17．MAXIM 公司新产品数据手册，第四卷，1995年
18．庞浩等，“电子技术应用”，2001年第10期
19．何立民，“I~2C总线应用系统设计”，北京航空航天大学出版社，1995年
20．杨长生，“图像与声音压缩技术”，浙江大学出版社，2000年