基于Au1200無線車載視頻監(jiān)控的設(shè)計與實現(xiàn)
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進入信息時代，汽車的智能化、個性化需求越來越高，汽車駕乘中的安全、娛樂以及信息服務(wù)越來越受到重視。但現(xiàn)有大部分的車載系統(tǒng)都存在功能單一，智能化低，使用不便，不易組網(wǎng)等缺點。隨著無線寬帶網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展、數(shù)字移動電視的建設(shè)、多媒體技術(shù)的應(yīng)用，集多種功能于一體的無線車載媒體處理系統(tǒng)應(yīng)運而生，它可廣泛地應(yīng)用于鐵路、地鐵、客運汽車等交通系統(tǒng)。
本文簡要介紹了基于Au1200處理器，包含無線傳輸、視頻播放、視頻監(jiān)控等多種功能的嵌入式無線車載媒體處理系統(tǒng)的設(shè)計方案，詳細描述了基于ffmpeg的軟壓縮方法，設(shè)計并實現(xiàn)了車載系統(tǒng)中視頻監(jiān)控部分的視頻采集和視頻壓縮。
1 無線車載媒體處理系統(tǒng)簡介
基于Au1200的無線車載媒體處理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。采用客戶端／服務(wù)器架構(gòu)，由車載客戶端、車站服務(wù)器及通信網(wǎng)絡(luò)三部分組成。其中，客戶端選用AlchemyTM Au1200作為主控芯片。該芯片采用了MIPS32核心，是針對數(shù)字多媒體播放器、汽車信息娛樂系統(tǒng)等應(yīng)用領(lǐng)域設(shè)計的一款低功耗、高性能的嵌入式處理芯片。利用Au1200在媒體處理方面的優(yōu)勢及其豐富的外圍接口，無線車載媒體處理器的系統(tǒng)框圖如圖2所示。用戶可以通過按鍵控制整個系統(tǒng)無線傳輸、視頻播放、視頻監(jiān)控等多種功能。
服務(wù)器端使用通用的PC機服務(wù)器，為整個系統(tǒng)提供多媒體資源管理和無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
每個裝有無線車載媒體處理器的車輛，可以通過無線網(wǎng)絡(luò)連接服務(wù)器，并按照指定的方式傳輸媒體資源。
2 無線車載視頻監(jiān)控的硬件設(shè)計
Au1200嵌入式處理器采用MIPS32核心，能夠支持包括MEPG-1，MPEG-2，MPEG-4，WMV9，H．263，MP3，WMA，ASF，AVI和JPEG等多種媒體格式，其內(nèi)部集成了專門的媒體加速引擎(Media Acceler-ation Engine，MAE)，不需要外部DSP，因而可以簡化編程環(huán)境并減少組件，擁有豐富的片上資源和外部接口，支持USB 2．0，IDE，CCIR656攝像頭等接口。無線車載視頻監(jiān)控硬件框圖如圖3所示。
其中包括：
(1)視頻監(jiān)控輸入部分：采用Omni Vision公司的彩色CMOS圖像傳感器OV9650作為系統(tǒng)的視頻輸入設(shè)備，利用Au1200自帶的CIM(Camera Interface Module)接口，可以方便地控制OV9650。通過I2C方式，配置OV9650攝像頭的工作模式，通過CIM接口讀入采集到的視頻數(shù)據(jù)，并映射到內(nèi)存單元中。根據(jù)不同流向需求，處理視頻數(shù)據(jù)流，實現(xiàn)系統(tǒng)的錄制、存儲、播放、傳送等功能。
(2)視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)存放部分：通過ffmpeg軟壓縮方法，將采集到的視頻數(shù)據(jù)按指定視頻格式實時壓縮成文件存儲于硬盤中。
(3)視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)的實時播放部分：采集到的視頻數(shù)據(jù)映射到內(nèi)存后，將RGB視頻數(shù)據(jù)直接輸出到LCD緩沖區(qū)中，即可實現(xiàn)監(jiān)控視頻在LCD設(shè)備中的實時播放。系統(tǒng)也支持視頻輸出到VGA接口的顯示設(shè)備中實時播放。此時，需要將數(shù)字視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬視頻數(shù)據(jù)?？刹捎肁DI公司的ADV7123芯片實現(xiàn)三路高速、10位輸入的高速視頻數(shù)／模轉(zhuǎn)換。三路DAC可以分別處理紅、綠、藍視頻數(shù)據(jù)，實現(xiàn)模擬顯示終端的高分辨率顯示。
(4)視頻監(jiān)控的遠程傳輸部分：通過客戶端系統(tǒng)的無線網(wǎng)卡(支持802．11b／g)連接無線局域網(wǎng)絡(luò)，將硬盤中的錄像文件以無線的方式，上傳到服務(wù)器中進行保存。
(5)用戶控制部分：系統(tǒng)設(shè)計功能按鍵，分別連接到支持中斷的GPIO口上，用戶通過按鍵選擇方式，方便地對視頻監(jiān)控進行控制。
3 無線車載視頻監(jiān)控的軟件設(shè)計
無線車載視頻監(jiān)控的軟件部分主要包括：
(1)內(nèi)核及驅(qū)動部分
系統(tǒng)使用Linux 2．6．11內(nèi)核作為系統(tǒng)的內(nèi)核，通過make menuconfig命令，根據(jù)用戶需要配置合適的內(nèi)核和驅(qū)動，生成內(nèi)核文件鏡像。設(shè)備驅(qū)動程序與系統(tǒng)硬件緊密相關(guān)，通過修改和調(diào)試后模塊化的集成于內(nèi)核之中。所涉及到的驅(qū)動程序包括用戶按鍵驅(qū)動、攝像頭驅(qū)動、LCD／VGA顯示驅(qū)動、硬盤驅(qū)動、播放器相關(guān)的MAE驅(qū)動和與無線傳輸相關(guān)的無線網(wǎng)卡驅(qū)動等。在此著重介紹系統(tǒng)攝像頭驅(qū)動的關(guān)鍵部分。
在攝像頭驅(qū)動中，定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)cim_cmos_cam-era_config對攝像頭設(shè)備進行描述：
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