MPEG4音、视频编码芯片IME6400及其应用

１ 概述

    ＭＰＥＧ４是运动图像专家组（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ ＥｘｐｅｒｔＧｒｏｕｐ）标准系列中的一员，是国际标准化组织为多媒体通信制定的一种解决方案。ＭＰＥＧ４的主要特点是对图像中的内容进行编码。它比ＭＰＥＧ２编码具有更多的优点。为此，韩国ＩＮＴｉＭＥ公司推出可支持ＭＰＥＧ４标准编码方案的集成电路芯片ＩＭＥ６４００，从而引发人们开始研究利用该集成电路来提升监控系统的速度和性能。本文结合ＩＭＥ６４００在嵌入式系统下的应用对该芯片进行了简要介绍。
２ ＩＭＥ６４００的性能特点

    ＩＭＥ６４００是一片采用２４０脚ＰＱＦＰ封装的多通道数字音、视频编码系统级芯片，该芯片可以支持ＭＰＥＧ４／２／１视频压缩编码标准；同时支持Ｉ、Ｐ和Ｂ帧压缩。其图像大小可以编程设定，最大尺寸可达２０４８×２０４８；码率可以支持固定和可变码率压缩，并且支持动态检测。

    ＩＭＥ６４００可支持４８／４４．１／ ３２／２４／ ２２．０５／１６ｋＨｚ音频采样。它的同步串行接口为可选的外部音频ＤＳＰ。而外部接口则用３２－Ｂｉｔ来同步ＤＲＡＭ总线接口和８／１６Ｂｉｔ的外部ＨＯＳＴ接口。另外ＩＭＥ６４００需要２７ＭＨｚ的外部时钟。

３ ＩＭＥ６４００主要引脚功能

３．１ ＳＤＲＡＭ引脚

    ＩＭＥ６４００中的ＳＤＲＡＭ接口能支持３２ｂｉｔ同步ＤＲＡＭ总线接口。根据不同的需要可选用４Ｍｂｉｔｓ到６４Ｍｂｉｔｓ不同大小的ＳＤＲＡＭ。当需支持高分辨率、ＭＰＥＧ４编码时，其最小的ＳＤＲＡＭ大小应为３２Ｍｂｉｔｓ。ＳＤＲＡＭ接口的主要引脚功能如下：

ＤＤ[３１:０]:ＳＤＲＡＭ数据总线。

ＤＡ[１４:０]:ＳＤＲＡＭ地址总线，其中ＤＡ[１４:１３]和ＳＤＲＡＭ的ＢＡＮＫ[１:０]连接。

ＤＮＷＥ:ＳＤＲＡＭ的写使能信号端，低有效。

ＤＮＣＳ：ＳＤＲＡＭ的片选信号，低有效。

ＤＱＭ：ＳＤＲＡＭ数据的输入／输出ｍａｓｋ使能。

ＮＲＡＳ：ＳＤＲＡＭ行地址选通端，低有效。

ＮＣＡＳ：ＳＤＲＡＭ列地址选通端，低有效。

ＣＫＥ：时钟使能信号端，高有效。

ＣＫＯ：外部的ＳＤＲＡＭ时钟输出端。从ＳＤＲＡＭ读写数据时应从它的上升沿采样。

３．２ 视频信号引脚

    ＩＭＥ６４００芯片可对ＣＣＩＲ－６０１接口的数字视频信号进行编码。对于从摄像头或者播放设备来的模拟视频信号，则需要先进行Ａ／Ｄ采样，以将其变成所需要的信号格式。视频信号接口引脚的功能描述如下：

ＶＤ[１５:０]：数字ＹＵＶ信号输入端。

ＶＳＹＮＣ：垂直同步信号，它的活动极性是可以编程设定的，默认为高有效。

ＨＳＹＮＣ：水平同步信号，高有效。

ＤＶＡＬＩＤ：视频信号有效指示端。当其为低时，表示视频数据无效；而当其为高时，表示输入视频数据有效。ＰＣＬＫ：点时钟输入，输入的视频数据在时钟的上升沿被采样。这个时钟应当由外部的视频Ａ／Ｄ芯片提供。因为ＩＭＥ６４００只支持１６ｂｉｔｓ视频接口，所以应当提供１３．５ＭＨｚ的时钟频率。

ＦＩＥＬＤ：奇偶指示端。

３．３ 静态内存引脚

    由于ＩＭＥ６４００是基于一个ＣＰＵ的内核，所以上电初始化必须从ＲＯＭ启动。ＩＭＥ６４００的启动有两种方式，一种是通过内部ＲＯＭ，一种是通过静态内存接口外接ＲＯＭ来引导。推荐使用外接ＲＯＭ来引导ＩＭＥ６４００的初始化。这个接口的引脚功能如下：

ＡＤＲ[１６:０]：静态内存地址总线。

ＤＡＴＡ[７:０]：静态内存数据总线。

ＮＲＳＴ：主芯片复位信号，低有效。

ＭＣＬＫ：主芯片时钟输入端，不同的频率对应不同的分辨率，当其接高分辨时，应接２７ＭＨｚ时钟，此时图像尺寸可以为６４０×４８０、７２０×４８０、７６８×５７６等，帧率为２５～３０帧／秒。

ＲＡＤＲ[１:０]：ＲＯＭ低地址信号。

ＲＮＯＥ：ＲＯＭ数据输出使能信号端，低有效。

ＥＸＴＢＯＯＴ：该端接低时芯片从内部ＲＯＭ引导启动；接高时芯片从外部ＲＯＭ引导启动。

ＳＮＯＥ：ＳＲＡＭ数据输出使能信号端，低有效。

ＳＮＷＥ：ＳＲＡＮ数据写使能信号端，低有效。

ＧＰＩＯ[７:０]：可编程引脚。[page]

３．４ Ｉ ２Ｃ接口引脚

    ＩＭＥ６４００可以作为Ｉ２Ｃ的主设备来对视频Ａ／Ｄ芯片的内部寄存器进行配置以管理视频Ａ／Ｄ芯片。Ｉ２Ｃ接口引脚功能如下：

ＩＩＣＳＤＡ：Ｉ２Ｃ串行数据端。

ＩＩＣＳＣＬ：Ｉ２Ｃ串行时钟输出端。

３．５ 外部ＨＯＳＴ接口引脚

    这个接口引脚功能如下：

    ＭＯＤＥ[１:０]：外部ＨＯＳＴ接口模式选择端具体选择方式如表１所列。有四种模式可供选择，本文设计的系统选用同步ＢＵＲＳＴ模式１。

    表1 外部HOST接口模式选择表

模　　 式	MODE[1：0]	CPU
同步BURST模式	0 00	PLX9050/9080
同步BURST模式	1 01	MPC850/860
同步BURST模式	2 10	CYPRESS EZ-USB
异步SINGLE模式	11	INTEL MCU

 



 


ＢＷ：外部ＨＯＳＴ接口总线宽度设定端，接低时，ＨＯＳＴ接口适应１６ｂｉｔｓ；接高时，ＨＯＳＴ接口适应８ｂｉｔｓ宽度。

ＨＤ[１５:０]：外部ＨＯＳＴ接口数据总线。

ＨＡ[４:０]：外部ＨＯＳＴ接口地址总线。

ＮＣＳ：ＩＭＥ６４００的片选信号端，低有效。

ＡＤＳ：外部ＨＯＳＴ地址选通信号，低有效。

ＮＲＤ：外部ＨＯＳＴ数据读选通信号，低有效。

ＮＷＲ：外部ＨＯＳＴ数据写选通信号端，低有效。

ＦＲＤ：外部ＨＯＳＴ数据快速读选通信号端，低有效。

ＵＳＥＯＣＫ：用于指示外部ＨＯＳＴ接口使用的时钟源。该脚接低时，表示使用内部时钟，接高时，则表示用外部时钟。

ＨＣＬＫ：外部ＨＯＳＴ接口时钟输出端。

ＮＦＵＬＬ：Ｂｉｔ 流ＦＩＦＯ状态信号端。当ＦＩＦＯ是Ｈａｌｆ－ｆｕｌｌ或者Ｆｕｌｌ时，此引脚输出高电平。

ＲＥＡＤＹ：当接口模式是同步模式时，此引脚