摘要： 本文將達芬奇數字視頻的全國巡回研討會中所涉及的技術核心進行部分介紹，以便更多讀者可以了解達芬奇技術的基本內容。

關鍵詞： 達芬奇；DSP；軟件系統(tǒng)

德州儀器(TI)正式推出達芬奇(Davinci)數字視頻技術平臺至今已經整整一年時間，在這過去的一年當中，TI依照其承諾在達芬奇處理器芯片硬件和軟件的開發(fā)上成果顯著，同時對達芬奇的技術和應用迅速推進。

從去年冬天達芬奇樣片和開發(fā)系統(tǒng)面世之后，TI便與全球同步，加快達芬奇在中國推進的步伐，開始醞釀并實施一系列技術推廣活動。

目前，業(yè)界對達芬奇創(chuàng)新的沖動已化為實現的行動，已有一些基于達芬奇的產品已經推出，而更多的產品將在今后幾個月中陸續(xù)登場，“達芬奇效應”正在如預期那樣蓄勢待發(fā)。

第一講：達芬奇技術總體概述

達芬奇技術(DaVinci)簡言之就是包含有針對數字音視頻優(yōu)化的基于DSP的系統(tǒng)解決方案，其中有四個基本組成，即處理器、軟件、開發(fā)工具套件和支持，如圖1所示。

圖1  達芬奇系統(tǒng)構成

達芬奇處理器是一個單片系統(tǒng)，集成有TI高性能C64+核心DSP和ARM9核心處理器以及視頻前端處理器和視頻加速器，還有非常豐富的外圍設備，如數字視頻、數字音頻、高速網絡、DDR2高速存儲器、ATA硬盤和多種存儲卡等接口。

在軟件方面達芬奇全面支持由底層到高層的軟件系統(tǒng)。達芬奇在嵌入式操作系統(tǒng)方面對Linux的支持極為完善，也有支持WinCE的能力；在數字視頻、影像、語音和音頻上可以支持H.264、MPEG4/2、H.263、VC1、JPEG、G.711/G.723、MP3、WMA等多種編解碼器；通過多媒體框架結構進行數字視頻軟件系統(tǒng)的集成，并提供API驅動程序支持，同時有助于實現處理器間的通信。

達芬奇有多種開發(fā)工具套件以滿足各種需求，其中評估模塊和參考設計將有益于硬件設計，而數字視頻開發(fā)平臺和Green Hills開發(fā)工作將對縮短軟件系統(tǒng)集成有很大幫助。

達芬奇的支持體系很強大，其中既有來自TI授權軟件提供商(ASP)的支持，也有更為廣泛的第三方網絡的支持。

所有的數字視頻類產品都有機會采用達芬奇技術，這里不僅有眾所周知的產品，如數碼相機或攝像機、個人媒體播放器、數字機頂盒、IP可視電話、數字媒體網關、數字視頻服務器、IP網絡攝像機、數字硬盤錄相機等，還有未來創(chuàng)新的數字視頻，如包含汽車智能視覺在內的新產品，當然還有更多的產品有待脫穎而出。

在達芬奇技術研討會上，對第一批達芬奇芯片DM6446/6443的內部結構和應用的講解集中在ARM與DSP的高速通信、外圍高速擴展接口的使用、視頻前端處理器(VPSS)的配置、中心交換資源(SCR)的調度等技術細節(jié)，并且深入地分析了不同開發(fā)工具的特點和在達芬奇軟件系統(tǒng)開發(fā)中的作用。

除了詳實的技術演講，還有生動的現場演示，例如在DM6446評估板所進行的基于達芬奇的數字機頂盒的實現。在此可以直觀地看到H.264解碼器的性能，還可以探討以實現屏幕圖文顯示(OSD)的功能和效果。

第二講：達芬奇軟件技術詳解

與以往的數字視頻處理器系統(tǒng)相比，達芬奇的特別之處還在于其強大的軟件系統(tǒng)支持基礎，因此其目標就是力爭加快數字視頻產品投入市場的時間。當前的數字視頻產品往往需要支持多種媒體格式，在確定新產品思想后要經過兩個開發(fā)階段，第一是創(chuàng)建軟件基礎，第二是產品的特色化設計。

在過去前一階段比后一階段要長得多，有時因為拖得過長而失去了進入市場的時機。達芬奇的推出就是要從根本上扭轉這種局面，這便有可能將軟件開發(fā)階段縮減一半或幾分之一，而為產品的特色化贏得更多的時間。

在具體的軟件設計中，對于數字多種媒體系統(tǒng)的設計，圍繞用戶代碼的主線程有四個部分，其一是輸入源數據，其二是輸出結果，其三是算法處理實體，其四是用戶界面(GUI)。達芬奇系統(tǒng)在底層以通用嵌入式實時操作系統(tǒng)為基礎，通過構建達芬奇框架結構Davinci Framework)來協調各部分工作流程，并對數字視頻(video)、影像(Imaging)、語音(Speech)和音頻(Audio)類的軟件提供相應的應用程序接口，即簡稱為VISA API，另外也對簡單外設軟件接口提供應用程序接口，即EPSI  API。

這樣就建立了達芬奇軟件系統(tǒng)結構體系，如圖2所示。在這里，VISA包含在SPL層中，實現基本的編解碼器功能；而EPSI則包含在IOL層中，實現基本的輸入輸出功能。還有一個APL層用以支持高級應用的開發(fā)。

圖2  達芬奇軟件系統(tǒng)結構

為了使DSP算法規(guī)范化，TI曾經大力推廣eXpressDSP的開發(fā)理念并獲得成功，目前全球上千種由TI或第三方提供的算法具有eXpressDSP的兼容性，這個DSP的算法標準稱為xDIAS。xDIAS可以提供為所有兼容性算法與一致化的API管理存儲器資源的能力。而在達芬奇的軟件中所使用的是一個針對數字媒體的算法標準，稱為xDM，xDIAS-DM可視為是擴展的xDIAS。對于VISA中的編解碼器引擎都有相對應的xDM，而xDM部件也可以很容易地切換。

在達芬奇系統(tǒng)的開發(fā)中，信號處理內容就存在以下四種選擇，第一種選擇，就是自己開發(fā)自己的符合xDM的算法；第二種選擇，就是去買原始的編解碼算法，這也是符合xDIAS-DM的軟件并以庫，即.lib的方式提供；第三種選擇，就是去買封裝了的編解碼器組件，同樣是以.lib庫的方式提供，但已根據需要進行了封裝并可直接集成到應用系統(tǒng)中；第四種選擇，就是去獲取完整的DSP可執(zhí)行軟件，這可以從TI或TI的ASP得到，這些軟件已針對特定市場而優(yōu)化，如視頻監(jiān)控、網絡AV播放、IP可視電話、視頻會議，還有其他的新興應用。

第三講：達芬奇輸入輸出技術分析

在數字視頻系統(tǒng)的設計中，輸入輸出(I/O)驅動程序是非常繁瑣的工作。在達芬奇系統(tǒng)的開發(fā)中，這一部分的工作強度已被大大簡化了。基于linux的軟件內核有助于I/O問題的解決, 如圖3所示為達芬奇輸入輸出驅動結構。

圖3  達芬奇輸入輸出驅動結構

在達芬奇的實際開發(fā)工作中可以有如下四個步驟：第一，加載驅動程序到內核；第二，創(chuàng)建一個虛擬文件作為驅動程序參考；第三，用文件系統(tǒng)放置驅動程序；第四，用打開、讀取、寫入和關閉方式進入資源。

在視頻的獲取中，有一個名為v412的標準的Linux視頻驅動程序，在許多Linux系統(tǒng)中也常常用到，在達芬奇系統(tǒng)中同樣也有完善的支持。

在視頻的顯示中，相應的標準Linux視頻驅動程序是fbdev, 可以將一個顯示設備的幀緩沖器映射到用戶空間。在達芬奇系統(tǒng)中，可以直觀地顯示出多個視頻和OSD的窗口，這也可以在DM6446的評估系統(tǒng)中進行演示。

第四講：達芬奇技術開發(fā)支持

達芬奇系統(tǒng)的開發(fā)其實就是TI傳統(tǒng)DSP開發(fā)模式的延伸，仍然可以采用eXpressDSP的開發(fā)理念，只是在其中增加了豐富的數字視頻和音頻的內容。首先，開發(fā)集成軟件環(huán)境還是業(yè)界熟識的Code Composer Studio，版本需要V3.2；另外，實時仿真調試工具還是XDS系列JTAG適配器，當然對于高速視頻系統(tǒng)的開發(fā)，XDS560應該更適合。

一個完整的達芬奇程序開發(fā)集成方案可以如圖4所示意，其中硬件上主系統(tǒng)與目標可以通過仿真器或以太網進行連接。在主系統(tǒng)中可以使用TI的優(yōu)化編譯包，也可使用TI第三方Green Hills的GHS優(yōu)化編譯包。調試中可以使用多工具包以適用不同需要的要求，這里大多為TI的軟件支持模塊，也有來自第三方的模塊和插件。

圖4  達芬奇程序開發(fā)集成方案

在達芬奇數字視頻的全國巡回研討會中，我們不斷與許多客戶進行溝通，得到了很多積極的反饋和建議，這將有利于TI繼續(xù)完善達芬奇技術和系統(tǒng)的支持模式。隨著新一批達芬奇芯片的推出，TI與客戶的研討與交流還會持續(xù)深入進行下去，我們期待達芬奇為中國企業(yè)帶來的創(chuàng)新浪潮能夠結出更多的碩果。