嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的設(shè)計(jì)

嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器是一種提供網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸和共享的嵌入式設(shè)備，是為構(gòu)建高可靠性的多媒體數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的，廣泛應(yīng)用于分布式的安全監(jiān)控、交通監(jiān)控和工業(yè)監(jiān)控以及家庭監(jiān)控、視頻會(huì)議、可視電話等眾多領(lǐng)域。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器都有自己的IP地址和網(wǎng)絡(luò)接口，可隨時(shí)隨地直接接入網(wǎng)絡(luò)，獨(dú)立工作，無(wú)需專用軟件、專人管理，必將成為未來(lái)數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。
1 系統(tǒng)組成與工作原理
網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器系統(tǒng)的組成框圖如圖1所示。網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊以MPC860T嵌入式處理器為核心處理器，完成網(wǎng)絡(luò)傳輸和視頻信號(hào)的實(shí)時(shí)控制功能，并采用嵌入式操作系統(tǒng)VxWorks作為系統(tǒng)的軟件平臺(tái)。視頻編碼模塊主要由視頻采集芯片和視頻壓縮芯片構(gòu)成，完成信號(hào)的采集、A/D變換及壓縮。CODEC選用韓國(guó)Pentamicro公司的專用音視頻壓縮芯片AT2042。TI公司的視頻解碼器TVP5150為視頻采集芯片。系統(tǒng)初始化之后，PAL格式的模擬視頻信號(hào)由TVP5150轉(zhuǎn)換為ITU-R 656標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字視頻信號(hào)，再通過(guò)數(shù)據(jù)總線進(jìn)入AT2042。AT2042對(duì)數(shù)字圖像信號(hào)以MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓縮編碼，最后MPC860T將壓縮編碼后的數(shù)據(jù)流封裝成IP包，通過(guò)10/100Mbps以太網(wǎng)接口送入Internet。

圖1 系統(tǒng)框圖 圖2 AT2042與CPU的通信機(jī)制
2 視頻編碼模塊
視頻編碼模塊的核心是Pentamicro公司生產(chǎn)的AT2042，它是一個(gè)內(nèi)置微控制器ARM946E的雙通道音視頻編解碼芯片，可支持MPEG-4/2/1和JPEG標(biāo)準(zhǔn)的視頻壓縮編碼，具有畫面縮放、顏色數(shù)據(jù)格式變換、噪聲抑制濾波等功能。AT2042能直接與IBM、Motorola、ARM、Xscale和Axis等多種CPU接口，無(wú)需其它附加電路。MPC860T對(duì)AT2042的控制和訪問(wèn)可通過(guò)AT2042的狀態(tài)寄存器和命令寄存器以及四個(gè)輸入輸出隊(duì)列：發(fā)送/接收隊(duì)列,復(fù)用/解復(fù)用隊(duì)列。AT2042與CPU的通信機(jī)制如圖2所示
AT2042與CPU的通信實(shí)現(xiàn)情況如下：CPU通過(guò)命令寄存器來(lái)控制內(nèi)置微控制器ARM946E的操作狀態(tài)；通過(guò)狀態(tài)寄存器來(lái)檢查AT2042內(nèi)部各個(gè)FIFO的操作狀態(tài)；通過(guò)接收隊(duì)列給AT2042發(fā)送各種配置參數(shù)，以及所有內(nèi)置微控制器ARM946E所需要的相關(guān)參數(shù)；通過(guò)復(fù)用隊(duì)列將壓縮編碼后的比特流讀出；通過(guò)解復(fù)用隊(duì)列將需解碼的比特流寫入AT2042；AT2042通過(guò)發(fā)送隊(duì)列向CPU發(fā)送自己的各種內(nèi)部狀態(tài)信息及數(shù)據(jù)[1]。
3網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊
3.1 MPC860T最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)
MPC860T是Motorola公司的高性能的32位PowerPC嵌入式處理器,有三個(gè)主要的功能模塊：嵌入式的PowerPC內(nèi)核、RISC通信處理模塊(CPM)和系統(tǒng)接口單元(SIU)。MPC860有兩個(gè)CPU：PowerPC和32位RISC。PowerPC執(zhí)行高層代碼，RISC處理實(shí)際通信的低層功能，2個(gè)處理機(jī)互相配合工作。這種雙處理器構(gòu)架，分擔(dān)了主CPU的工作量，提高了處理效率，同時(shí)降低了芯片功耗，特別適合于各種通信及控制領(lǐng)域的嵌入式應(yīng)用。MPC860T最小系統(tǒng)如圖3所示，包括MPC860T、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、SDRAM、FLASH、RS232口和BDM口等部分。