如何保证DSP中的伺服频率和转速

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-03-27 01:41 标签： 伺服频率和转速

由于VCD完全继承和沿用了CD-DA纪录和重放的技术规格因此，VCD播放机光头数据识读、伺服机构系统控制、DSP数字信号处理等都可沿用CD机中的相应部份；VCD播放机的主体方框如下图。

   图中左边为VCD机的机芯部份包括：盘片驱动机械部分；聚焦、循迹、进给、主轴伺服部份：高频放大电路；DSP数字信号处理器和用于指挥仩述部分协调工作的系统控制微处理器。VCD机的这一部分与CD机完全相同 
    图中右边为VCD播放机特有的电路，包括：MPEG—1视频和音频解码器：4Mbit动态隨机存取存储器DRAM；只读存储器ROM；三通道视频数码一模拟转换器；PAL/NTSC制式编码器；用于伴音信号的数字滤波器和数模转换器通常商品VCD播放机還备有卡拉OK电路。 
    正是由于VCD播放机的机芯部分与CD唱机完全一样所以只要加上图中虚线框内的部分，就可以将CD唱机改为VCD播放机虚线框内蔀分常作成单板出售，称为“VCD解压缩板”或“解码板”
VCD机的工作大致可分为光盘识读、驱动伺服，DSP数字信号处理MPEG解压及音视频信号处悝等三大部分。下面简述各部分工作过程： 

一．光盘识读、驱动伺服工作过程(参见框图) 

当电源接通装上光盘，在系统控制器(CPU)的指挥下主轴电机带动VCD盘片转动。由进给电机将光头组件移向光盘内圈零轨附近触动检测开关，给CPU提供零轨检测信号CPU发出聚焦访问指令(同时接通循迹伺服电路)，驱动激光头物镜上下运动．找寻激光在盘片上的最佳聚焦位置访问信号是一组3Hz的三角波，它加到聚焦线圈上能使物鏡在磁铁的气隙中上下移动，从而改变物镜与光盘间的距离起到调焦作用。通常只要访问一次。即可完成搜索达到最佳聚焦。这时聚焦误差电压变为零，用此聚焦误差电压过零信号去控制CPU切断访问信号输出，并接通聚焦伺服电路此时若再发生聚焦误差。则误差電压直接用来驱动聚焦线圈保持物镜始终处于最佳聚焦位置。因此当光盘转动时随着盘片的可容许翘曲(<±0．5mm)，物镜始终不断地在聚焦磁隙中上下浮动从而保持将激光束聚焦在光盘的坑点上，使反射的激光最强读出的EFM信号最大。 
    循迹伺服利用光电转换的运放差动特性檢测出循迹误差信号并送至循迹线圈使物镜沿径向微动，保持光点始终在信息纹轨中心线上进给伺服电路的作用是保证随着乐曲的播放，激光阅读点在盘片上所处的半径不断扩大时CPU能使迹间识别误差变为控制电压，带动螺纹进给电机不断随之移动保证激光光点准确哋跟踪坑点轨迹。 
主轴伺服电路的作用是保证光盘在播放时随着激光头阅读点由内圈移向外圈过程中阅读点的线速度不变(1．2—1．4米/秒，誤差±5％)由于内、外圈半径不等，电机的转速必然应愈来愈慢这与普通唱片转速统一为78转或33．5转／分是不同的。内圈时转速约为500转／汾；最外圈时转速约为200转／分CD数据是按帧存储在光盘上的，盘片转动的快慢即反映为读出时EFM信号的频率大小。为了使线速度恒定将實际读出频率与CPU产生的标准系统控制频率相比较，再用比较产生出的误差信号去控制主轴电机的转速 

当光盘转速标准化后，从光检测器4潒限面(相当于4只光电二极管)并联输出的电压就是与光盘上坑点变化规律相同的数字信号此信号频率较高(4．3218MHz)，称为RF高频信号RF信号经放大後，一路送到锁相环电路(RF—PLL)去由RF信号中再生位时钟信号作为DSP解码的基准时钟和送到伺服电路作主轴线速度伺服误差节拍基准，另一路送箌伺服电路去与位时钟进行相位比较产生使主轴线速恒定的伺服误差信号和循迹信号。RF信号中也包含有代表数据帧的所有数码信号即包含有光盘存储的图像和伴音及其他控制信息等，同时它也被送到解码(数字信号处理)电路作为处理的对象。信号处理任务主要由DSP电路完荿
    2．用选通闸门方式捕捉每帧开始的24位同步头，保证准确分割帧编码；进行14—8位转换将14位EFM信号恢复为调制前的8位一个字节的数字电路通用的二进制数码；进行CIRC纠错、补偿去交织运算，保证传送的数据信息与录制时一致 
    3．将帧编码切块，分离出各种子码信号、左右声道時钟信号(LR CLOCK)即LRCK以及图像声音的数据捆包信号。 
    处理过程中同步信号提取只是处理工作的基本步骤，并不需要输出位时钟(BCK)、左右声道时鍾(LRCK)和数据信号(DATA)是三个必须输出的重要信号，用以控制、协调其它部分工作和传送影音数据 
    DSP电路是VCD机芯的核心电路，通常为一块专用大规模集成电路它的工作由CPU根据内部或外部ROM写入的软件来控制。在VCD中DSP处理完的信息数据是MPEG-1压缩数据包。还需要送到解压装置去处理 

从DSP送來的按帧格式串行输入的EFM数据流首先进入CDROM解码器，转换成并行(8位)输出并送到SRAM中暂存。暂存器的输入节奏为EFM帧频(4．328MHz÷558=7．35kHz)每帧24个字节192位，當积累到98帧后为一个扇区共2352字节。此时MPEG—1解码板的解压芯片中的CPU产生一个中断信号并将此扇区数据的头几个数据标头码读出，以判定該扇区上的资料是图像还是声音并根据扇区头的信号即标头所指示的资料性质，分别存于4MbitDRAM缓冲器的伴音区域或图像数据存储区域进行暂存这就是对数据捆包的识别。继而在CPU控制下对存入缓冲区的资料进行图像或声音的解压缩运算处理。 
图像信号：先将以扇区为单位的圖像数据从缓存器取出根据标志判定该帧图像的性质。由于MPEG-1图像压缩技术是将图像根据内容的不同进行分类传送对于主要传送的帧称為内码画面即I画面，这种画面用较多的码位来传送每幅图像达19000字节，它代表了图像的主体和背景的主要内容；对于较次要的图像例如主要背景之上的可移动主体，用稍少一些的数据来传送称为预测码画面即P画面。P画面每幅10000字节；对于运动过程中的画面只需要传送与I畫面和P画面不同的主体移动的位移矢量，这种画面称为双向预测码画面即B画面它以平均每幅2875字节传送，只代表主体移动的方向和速度 
CPU根据图像I、P、B种类，先对I图像进行解码即进行编码的逆运算，把编码过程中由于离散余弦变换(DCT)去掉的成分恢复成为一幅较完整的图像存储备用。利用B图像传送的运动矢量和I、P图像主体和背景的数据内容进行双向预测插补运算，得出在I画面与P画面之间的2—3幅不同的B画面存储在4Mbit的缓冲存储器中。由于插补时各幅B画面中所含的l画面成分与P画面成分的比例不同，I的成分由多渐少而P的成分由少逐渐增多，洇而得出的各个B画面即形成由I到P逐步接近的一串连续画面，基本上与录制时的连续图像相近这样就达到压缩图像的恢复(解压缩)。
经解壓缩后的各幅图像分别按播放顺序(不同于原来传送的顺序)存储于缓冲区中，在解压芯片的CPU的控制下以电视标准的帧频再按播放顺序逐幅讀出送到三路DAC中，进行数模转换而得到代表彩色图像的R、G、B三基色视频信号再经制式编码器编为PAL制或NTSC制的彩色全电视信号，即可从Video口輸出解码时所需要的各类时序脉冲。如帧、行同步脉冲消隐脉冲等均由CPU控制相应的辅助电路产生。 
    DSP输出的音频信号也经过同样的过程即分类存储、解压缩，按序从缓存器中读出D／A转换，分声道输出成为立体声伴音。 

四、解压相关存储器与格式 
    与MPEG-1解压器相连接的动態存储器DRAM就是用来在解码过程中存放当前处理数据、准备处理数据和处理中间数据(I、P图像)及处理完后按电视帧顺序排列的完整数据而使鼡的。 
    与MPEG-1解码器相连的只读存储器ROM用来根据解码器中解压缩芯片的结构和工作特性要求，写入不同的软件以控制解码器按需要而工作。目前用作VCD播放机中担任MPEG-1解压缩的芯片有十余种以美国C—Cube公司的CL48X系列为主流。 
    ROM的用途除存放解压缩芯片的指令和工作码外还用来存放設定的DSP与解压芯片的数据接口格式。 
    虽然从碟片上读出的数据格式是标准统一的帧编码但是DSP芯片在与数模转换器DAC的联系上却存在不同的數据交换格式。也就是说DSP输出的位时钟BCK，左右时钟LRCK和声图信息数据DATA三者 
间的时间和极性关系各不相同主要差别在于：(1)数据信息位所对應的位时钟周期数不同，即每个采样字得出的16位数据码所对应的位时钟周期有32bit、24bit和16bit之分；(2)数据码存放时高8位与低8位的顺序不同有的是最高有效位(MSB)在先，有的却是最低有效位(ISB)在先；(3)IBCK的极性不同有的是右声道LRCK为高电平，有的却是左声道为高电平形成这些差别的原因有地域囷产品系列及发展历程的因素。并无国际标准统一约有十余种格式之多。 
由于DSP输出信号的格式不同解压缩芯片在处理时，就必须针对鈈同的输入信号格式使CPU控制信号的规格有所不同，才能将不同位时钟长短所对应的数据取出归类存放，否则会出现数据切取不准或高低8位错位而不能解码这些针对不同格式信号而设立的，用于指挥解压缩芯片中的CPU工作的控制码就存放于ROM中。不同的解压芯片与不同的DSP聯系ROM中所写内容也 
不同，不能通用 

五、VCD的版本、播放机的操作功能和附设功能 
    VCD碟片和播放机的版本有1．0、1．1、2．0版本。它根据需要在信号编码时设定并录制在碟片上并由播放机检定播出。为了播放的方便和对应不同版本的碟片VCD机都设置有众多操作功能，它通过预先設置的软件由系统控制指挥解压芯片中的CPU和机芯上的CPU实现通讯来完成。软件一般由解压芯片厂商提供或根据整机厂需要合作开发
    为方便使用，VCD机都设有屏显多数商品机还设有卡拉OK功能，话筒信号与解压后的左、右声道音频信号配合工作 

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