摘要：簡要介紹Atmel公司基于ARM7TDMI內(nèi)核的AT91M40800芯片，并由此介紹一種基于AT91M40800的嵌入式音頻視頻處理系統(tǒng)的設(shè)計。該系統(tǒng)可為樓宇可視對講、遠程實時監(jiān)控等系統(tǒng)提供良好的解決方案。

    關(guān)鍵詞：AT91M40800 音頻視頻處理 嵌入式系統(tǒng) 編解碼

　　引言

　　圖像（音頻、視頻）采集和處理是現(xiàn)代樓宇自動化、可視對講、電視會議以及遠程實時監(jiān)控系統(tǒng)等應(yīng)用中的核心技術(shù)�，F(xiàn)在市面上的可視對講和安防監(jiān)控產(chǎn)品主要是模擬通道的，且采用同軸電費傳輸。由于模擬信號的抗擾弱等問題，傳輸?shù)木嚯x有限并且效果不甚理想。將傳統(tǒng)的圖像模擬化處理改成數(shù)字化處理和傳輸，可以極大地提高圖像質(zhì)量與監(jiān)控效率，并且使得整個系統(tǒng)易于維護。
隨著嵌入式系統(tǒng)的不斷發(fā)展，甚至ARM或DSP的嵌入式音/視頻處理系統(tǒng)正逐步取代傳統(tǒng)的圖像處理系統(tǒng)，呈現(xiàn)強勁的發(fā)展趨勢。

　　1 芯片簡介

　　1.1 芯片基本組成及內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　AT91M40800是Atmel公司推出的AT91 16/32位微控制器系列中具有很高性價比的一款芯片。它基于ARM7TDMI內(nèi)核，內(nèi)含高性能的32位RISC處理器、16位高集成度指令集、8KB片上SRAM、可編程外部總線接口（EBI）、3通道16位計數(shù)器/定時器、32個可編程I/O口、中斷控制器、2個USART（其中每個各帶2個專用外部數(shù)據(jù)控制器）、可編程看門狗定時器、主時鐘電路和DRAM時序控制電路，并配有高級節(jié)能電路；同時，可支持JTAG調(diào)試，主頻可達到40MHz。

　　AT91M40800內(nèi)部結(jié)構(gòu)模塊如圖1所示。
  

　　1.2 芯片的總體特性

　　AT91M40800的ARM7TDMI內(nèi)核集成了嵌入式ICE接口，片內(nèi)含兩大類總線：系統(tǒng)總線和外圍總線。系統(tǒng)總線連接ARM7TDMI內(nèi)核與片內(nèi)存儲器、外圍總線接口以及AMBA橋電路；而外圍總線由AMBA橋電路來驅(qū)動。通過可編程外部總線接口，可與片外存儲器（如Flash、ROM等）直接連接進行數(shù)據(jù)交換。具有八級優(yōu)先級別的矢量中斷控制器可通過連接外圍數(shù)據(jù)控制器顯著提高音頻、視頻采集的實時性。

　　2 系統(tǒng)組成及原理

　　2.1 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)及芯片選擇

　　本系統(tǒng)主要由以下幾大部分組成。

　�。�1）視頻A/D轉(zhuǎn)換部分

　　完成從普通CCD攝像頭采集到的模擬視頻信號到數(shù)字視頻信號的轉(zhuǎn)換，主要采用Philips公司的SAA7113芯片。SAA7113是功能強大的可編程視頻輸入處理芯片，可以同時接入4路視頻信號，使用I2C總線技術(shù)。

　　（2）音頻編解碼部分

　　主要實現(xiàn)從麥克風(fēng)進入的音頻信號的編解碼，采用Philips公司的UDA1344。它將A/D和D/A轉(zhuǎn)換功能集于一身，可以對麥克風(fēng)輸入的模擬聲音信號進行A/D轉(zhuǎn)換，形成串行數(shù)字音頻流。

　�。�3）音頻視頻磁場強度處理部分

　　將輸入的復(fù)合音頻、視頻流進行壓縮處理，核心芯片選用臺灣華邦電子的W99200F。該芯片具有強大的內(nèi)部功能，且有多種工作模式可供選擇可供選擇，可與音頻編解碼及視頻解碼芯片實現(xiàn)無縫連接。

　　（4）邏輯門控制部分

　　運用FPGA進行邏輯與時序控制，采用Xilinx公司SPARTAN-IIE系列的XC2S50E邏輯控制芯片。片內(nèi)集成了多種系統(tǒng)功能，如數(shù)字延遲鎖相環(huán)（DLL）、FIFO存儲器、變換器以及總線接口（PCI）等，可并行實現(xiàn)多種算法。

　　（5）嵌入式數(shù)據(jù)處理部分

　　以AT91M40800為嵌入式核心芯片，主要進行系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理。

　�。�6）網(wǎng)絡(luò)連接部分

　　通過以太網(wǎng)控制芯片，將音頻視頻流以UDP包的形式送入網(wǎng)絡(luò)進行傳輸。采用Realtek公司生產(chǎn)的RTL8019AS作為主控制芯片。該芯片符合Ethernet II與IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)，采用全雙工方式，有8個中斷申請線以及16個I/O基地址可供選擇。
2.2系統(tǒng)原理框圖及工作原理

    本系統(tǒng)原理框圖如圖2所示。

　　將CCD攝像頭采集到的視頻模擬信號送入A/D轉(zhuǎn)換芯片進行視頻解碼。SAA7113芯片將輸入的PAL、NISC等不同制式的模擬復(fù)位信號解碼成亮度、色度信號，輸出標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字視頻YUV4：2：2格式，并產(chǎn)生場同步參考信號VREF、行同步參考信號HREF。同時，音頻編解碼芯片UDA1344將麥克風(fēng)輸入的模擬聲音信號解碼，形成的串行數(shù)字音頻流與輸出的數(shù)字視頻流復(fù)合，送入芯片W99200F進行M-PEG格式的圖像壓縮。該芯片具有視頻預(yù)處理、圖像裁剪、運動估計單元、運動圖像補償、量化表、可變長度編碼（產(chǎn)生位流到SDRAM）等強大內(nèi)部功能，負責(zé)將接收到的數(shù)據(jù)流進行壓縮并同步音頻、視頻信號。壓縮處理輸出的音、視頻流，通過外部緩存FIFO直接輸入AT91M40800進行整體系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理。嵌入式系統(tǒng)初始化后，采用中斷請求方式來完成數(shù)據(jù)的采集和程序的