本文简要介绍了GM8180处理器接口及其视频编解码器引擎。述了视频控制器架构的应用和总体设计，并详细描述了视频输入/输出芯片和电路，音频输入/输出和其他模块的设计。测试过程中，发现由于TW9910提供的时钟信号不正确，导致GM8180的视频采集过程发生错误，并给出了解决方案。日常生活和科学研究活动中，由于高风险或客观条件，机器必须执行许多动作。
年来，随着机器人技术的飞速发展，机器人已经相继服务于各个领域的人类，在很大程度上帮助我们解决了各种难题。可以携带激光测距仪，定位系统，CCD摄像机，照明系统等；在管道中移动，并通过电缆将情况从内壁传递到控制箱，以便及时发现管道中的变形和裂缝。待潜在的危险，以免发生事故。前，用于控制管道机器人的大多数设备是控制箱，该控制箱笨重且难以运输。文介绍了一种基于AS81（专用集成电路）GM8180TM芯片的用于管道机器人的便携式机器人视频控制器的设计。湾法拉第公司推出的高性能GM8180芯片包括FA626处理器内核和视频编解码器引擎。可以执行MPEG4 / JPEG和H.264硬件编码，并为视频应用的初步开发提供了一个高效且易于开发的系统。外，GM8180还包括656视频捕获模块，视频输出模块，LCD控制器，DES / TDES控制器，USB2.0 OTG控制器，DMA控制器，SD卡控制器，IDE控制器，以太网控制器，总线12C，12S，SPI，恒温阀芯AMBA等FA626的核心是集成的32位高速RSIC处理器，其最大工作频率可以低功耗达到450 MHz。
包括处理器内核，32K高速指令高速缓存和32K高速数据高速缓存，写高速缓存，MMU和JTAG ICE接口。FA626的核心是具有8条管线的哈佛架构。包含一个目标分支寄存器（BTB）和一个返回寄存器（RS），以减少分支冲突并提高整体性能。MM6 FA626使用V4系统的MMU和改进的ARM体系结构来执行地址转换和内存访问授权的验证。H.264也是MPEG-4的第十部分。是由ITU-T视频编码专家组和ISO / IEC动态图像专家组组成的联合视频组提出的高度压缩的数字视频编解码器标准。
相同画质下，H.264压缩率较高，编码视频文件较小，适用于互联网视频业务传输和视频监控系统。
GM8180包括FTMCP210硬件视频编码器和FTMCP220视频解码器。FTMCP210编码器用于数字视频信号的H.264编码。可以在视频流中连续以YCbCr 4：2：0格式压缩数据。支持128×80至1920×1088的分辨率，并可以达到D 1 90fps标准。FTMCP220解码器与ITU-T推荐的高级编码标准H.264 ISO / IEC 14494-10兼容，并且可以解码分辨率为1920×1088和标准D1 60fps的视频流。制器的总体架构和接口分布如图1所示。频解码芯片使用TECHWELL的TW9910芯片，该芯片解码CVBS信号并将其发送到GM8180视频采集模块。频编码芯片从Cirrus Logic选择CS4954芯片以连接到视频输出模块656，以输出CVBS信号。频编解码器芯片使用Wolfson生产的WM8731芯片，该芯片直接连接到GM8180来输入和播放音频信号。IDE部件从IDT选择IDTQS32861芯片。外，还有一个RTC模块，一个TF卡模块，一个USB模块，4个TTL接口集，一个GPIO，DDR，FLASH接口，一个电源模块等。GM8180可以通过内部视频采集模块收集2个CCIR656数字视频信号，发送CCIR656信号的设备可以直接连接到GM8180。于大多数摄像机都发送CVBS模拟信号，因此该控制器使用TECHWELL TW9910作为视频解码芯片。可以将模拟CVBS信号转换为8位或16位CCIR656数字信号，并将其传输到GM8180，对应于VD [8.15]和VD [0.15]的两种不同输出模式。GM8180然后执行H.264压缩编码。GM8180通过12 C总线连接到TW9910芯片，SDA串行数据线和SCL串行时钟线连接到升压电阻以控制TW9910。VCLK时钟信号由TW9910提供。接图如图2所示。M8180可以解码H.264视频文件并输出8位CCIR656数字信号。果要输出模拟视频信号，则需要一个外部编码芯片。设计使用Cirrus Logic的CS4954芯片执行此任务。芯片的工作电压为3.3 V至5 V，并将8位YCbCr或YUV数字视频信号转换为CVBS模拟信号输出，因此您可以在外部屏幕上观看视频。外，CS4954芯片可以调整饱和度，色相，亮度，对比度等。拟视频信号的质量和输出视频质量很高。GM8180通过12C总线连接到CS4954芯片以对其进行控制，RST-4954引脚用于重置芯片。体的连接图如图3所示。M8180包含AMBA总线，这是ARM提供的开放式总线标准，包括AHB和APB总线。
AHB主要用于高性能模块之间的连接，而12S，SPI，UART和其他低带宽设备的连接通过APB总线连接。GM8180的内部具有SPI接口，可用于在CPU和外围低俗周期之间进行同步串行数据传输，CPU作为主设备为数据同步提供时钟。常使用4条线：串行时钟线（SCLK），MISO主输入/从输出数据线，MOSI主输出/从输入数据线和SS低电平有效从选择线。GM8180通过SPI接口连接到Wolfson公司生产的WM8731芯片，它是专为便携式数字音频设计的高质量音频编解码器，具有极低的功耗和耳机驱动器。可以线性输入左右声道，连接MIC，并从左右声道的耳机输出模拟信号。WM8731中集成了一个内部时钟发生器。12 MHz时钟可以直接产生44.1 kHz，48 kHz，96 MHz以及MP3标准定义的其他采样率。件连接图如图4所示。了上述电路模块的外部设备外，还有用于外部硬盘驱动器的IDE模块，这些模块使用4个IDTQS32861芯片作为高速锁。于存储接口，有一个TF卡和一个USB接口，它们直接连接到GM8180，而无需外部芯片。RTC实时时钟模块使用外部KHz晶体S-35390，并通过12C连接到GM8180，因此即使关闭电源，系统时钟也可以是准确的。了轻松连接外部键盘和无线模块，派生了4个GPIO端口和2套TTL串行端口。制器使用开源的arm-linux-2.6.14嵌入式操作系统，可以缩小内核。旦完成材料的焊接，便通过ICE接口将引导加载程序的引导映像写入FLASH中，并输入引导接口以将系统映像arlTl-linux-2.6.14写入驱动器中。过TF卡刷新，以便在加电后可以自动启动系统。试控制器的视频输入电路时，经常会出现图像不稳定或采集错误。路连接请参见图2。W9910作为主设备提供GM8180的8位CCIR656数字信号和时钟。
们可以看到，在时钟的上升沿，视频信号线现在处于不稳定状态。幸的是，GM8180只能在接收到的时钟信号CLK的上升沿捕获视频，从而导致图像不稳定或采集错误。过实验找到了解决方案。过延迟布线中CLK时钟线的长度以获得延迟效果，GM8180端子在接收CLK上升沿时从不稳定区域移开。时，视频输入部分可以正常运行。
时间表如图6所示。文介绍了用于管道机器人的便携式控制器的硬件电路设计。
制器使用开源的arm-linux-2.6.14嵌入式操作系统，可以缩小内核。试完程序后，所有硬件模块均可正常运行。道机械手进入管道后，它可以通过电缆将模拟视频信号发送到控制器，然后对其进行编码和解码，并将其存储在硬盘，USB闪存驱动器和通过视频输出模块播放视频。外，可以移植QT接口以使控制器的操作更加人性化。
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