嵌入式網(wǎng)絡視頻服務器的設計

嵌入式網(wǎng)絡視頻服務器是一種提供網(wǎng)絡視頻傳輸和共享的嵌入式設備，是為構建高可靠性的多媒體數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)而設計開發(fā)的，廣泛應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、視頻會議、可視電話等眾多領域。每個網(wǎng)絡視頻服務器都有自己的IP地址和網(wǎng)絡接口，可隨時隨地直接接入網(wǎng)絡，獨立工作，無需專用軟件、專人管理，必將成為未來數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。
1 系統(tǒng)組成與工作原理
網(wǎng)絡視頻服務器系統(tǒng)的組成框圖如圖1所示。網(wǎng)絡傳輸模塊以MPC860T嵌入式處理器為核心處理器，完成網(wǎng)絡傳輸和視頻信號的實時控制功能，并采用嵌入式操作系統(tǒng)VxWorks作為系統(tǒng)的軟件平臺。視頻編碼模塊主要由視頻采集芯片和視頻壓縮芯片構成，完成信號的采集、A/D變換及壓縮。CODEC選用韓國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由TVP5150轉換為ITU-R 656標準的數(shù)字視頻信號，再通過數(shù)據(jù)總線進入AT2042。AT2042對數(shù)字圖像信號以MPEG-4標準進行壓縮編碼，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標準的視頻壓縮編碼，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，無需其它附加電路。MPC860T對AT2042的控制和訪問可通過AT2042的狀態(tài)寄存器和命令寄存器以及四個輸入輸出隊列：發(fā)送/接收隊列,復用/解復用隊列。AT2042與CPU的通信機制如圖2所示
AT2042與CPU的通信實現(xiàn)情況如下：CPU通過命令寄存器來控制內(nèi)置微控制器ARM946E的操作狀態(tài)；通過狀態(tài)寄存器來檢查AT2042內(nèi)部各個FIFO的操作狀態(tài)；通過接收隊列給AT2042發(fā)送各種配置參數(shù)，以及所有內(nèi)置微控制器ARM946E所需要的相關參數(shù)；通過復用隊列將壓縮編碼后的比特流讀出；通過解復用隊列將需解碼的比特流寫入AT2042；AT2042通過發(fā)送隊列向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)絡傳輸模塊
3.1 MPC860T最小系統(tǒng)設計
MPC860T是Motorola公司的高性能的32位PowerPC嵌入式處理器,有三個主要的功能模塊：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CPU：PowerPC和32位RISC。PowerPC執(zhí)行高層代碼，RISC處理實際通信的低層功能，2個處理機互相配合工作。這種雙處理器構架，分擔了主CPU的工作量，提高了處理效率，同時降低了芯片功耗，特別適合于各種通信及控制領域的嵌入式應用。MPC860T最小系統(tǒng)如圖3所示，包括MPC860T、時鐘電路、復位電路、SDRAM、FLASH、RS232口和BDM口等部分。