具有遠程監(jiān)控功能的視頻服務器設計
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硬件部分以三星公司的ARM9芯片S3C2410和韓國的專用視頻芯片AT2042為核心。S3C2410主要實現系統(tǒng)控制功能，例如對AT2042的配置，接收視頻流數據并利用USB存儲設備進行存儲；配置網絡接口建立起完善的網絡功能，以方便用戶通過Internet對其進行遠程訪問與控制；同時，掛載U盤或硬盤，預留U口或IDE的接口，可供用戶選擇，實現本地的海量存儲功能。
整個系統(tǒng)軟件部分主要分為兩部分：服務器端和客戶端(C／S模式)。服務器端包括Bootloader的編寫，Linux操作系統(tǒng)內核的生成，系統(tǒng)文件的配置以及用戶應用軟件(實時視頻傳輸、錄像、遠程回放、抓拍)；客戶端是通過輸入IP地址訪問指定的服務器，這時客戶端會通過網絡從服務器端下載并安裝預先設計的ActiveX控件，用戶可以通過這個控件實現實時監(jiān)控、視頻回放、圖像抓拍等功能。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。
2 系統(tǒng)硬件設計
硬件系統(tǒng)主要由視頻編解碼部分、網絡傳輸部分、本地存儲部分、其他外設和接口部分組成，如圖2所示。包括S3C2410和AT2042、NAND Flash和SDRAM、數／模轉換芯片TVP5150和模／數轉換芯片SAA7112以及網卡芯片LAN91C11。接口包括USB接口、IDE接口、網卡接口、電源接口等。
2．1 視頻編解碼部分
視頻編解碼電路主要包括模／數轉換電路和視頻壓縮／解壓芯片AT2042。其中，AT2042主要負責對經模／數轉換芯片TVP5150轉換來的數字視頻數據進行硬件壓縮。壓縮編碼過程中，攝像頭采集的模擬視頻信號先經過TVP5150進行前端處理，產生符合AT2042視頻接口標準的數字視頻信號。在S3C2410的控制下，該數字視頻數據由壓縮／解壓芯片AT2042進行硬件壓縮編碼，產生的編碼數據流通過芯片內部集成的Mux FIFO接口輸出。網絡視頻服務器的解壓縮編碼是壓縮編碼的逆過程，需要解壓的數據流通過AT2042內部集成的Demux FIFO接口輸入，解壓縮編碼電路基本原理類似于壓縮編碼，這里不再贅述。視頻編碼電路框圖如圖3所示。TVP5150是TI公司生產的一款電視信號解碼專用芯片。它對輸入的模擬信號進行A／D轉換，TVP5105支持NTSC／PAL／SECAM三種制式，實現模擬視頻信號轉換為數字并行信號ITU-R BT．601或ITU-RBT．656碼流格式。由于AT2042視頻接口滿足ITU．RBT656標準，故TVP5150輸出配置為8位的YUV422格式。
解碼芯片TVP5150的AIPIA模擬信號輸入口與攝像頭的信號輸出端相連，并向壓縮編碼芯片AT2042傳送視頻信號。由于TVP5150分場同步脈沖和行同步脈沖，分別對應的輸出端為VSYNC和HSYNC，AT2042根據與之相連的VSYNCIN和HSYNCIN信號線來實現圖像的場同步和行同步操作；AT2042的視頻信號輸入數據線VIN[7：0]與TVP5150的輸出端YOUT[7：0]相連。AT2042將接收到的數據流傳送到壓縮編碼單元，壓縮編碼后的視頻數據存儲到外部SDRAM中，同時通過片內的SDRAM控制器來實現對SDRAM的訪問，并將數據流通過HPI總線發(fā)送到S3C2410以便通過網絡傳輸到PC監(jiān)控端，用于實現遠程的實時監(jiān)控。
2．2 網絡傳輸部分
主控制芯片S3C2410通過地址、數據、控制線以及片選信號線對網絡芯片LAN91C11進行控制和通信。主芯片發(fā)送信號時首先置發(fā)送使能信號，數據發(fā)送信號端TXD0～TXD1與LAN91C11的TXD0～TXD1引腳連接，作為數據的發(fā)送通道以S3C2410的時鐘信號TCK發(fā)送數據。數據接收端RXD0～RXD1與LAN91C11的RXD0～RXD1引腳對應連接，為數據接收通道。
LAN91C11由S3C2410選通信號線AEN來選通，通過對LAN91C11一系列寄存器的設置，可以實現視頻流的網絡傳輸。LAN91C11的INTRQ0端用來產生中斷信號。以太網控制芯片通過DMA通道進行數據的傳輸。首先設置好傳輸控制和傳輸地址寄存器的參數，依次從指定的數據存儲區(qū)域讀取數據，送入內部發(fā)送緩沖器中，用MAC對數據進行封裝發(fā)送，并同時記錄已發(fā)送完的字節(jié)數，等到整個數據塊發(fā)送完畢。一組數據發(fā)送完后請求DMA中斷，由S3C2410進行處理。網絡接口框圖如圖4所示。
2．3 本地存儲部分
存儲接口選用S3C2410自身的LJSB接口功能，該接口可以實現USB1．1協議。隨著大容量、小體積U盤的問世，更多的用戶都選擇使用該存儲介質。
當今的USB技術使得各種能夠自行識別的外部設備與設備終端連接，并自行裝載驅動程序以運行新的裝置。而一般即插即用裝置，需要有電源的USB接口進行數據傳輸并提供電源。當發(fā)生短路或連接了受損設備時，如受損的電纜或連接頭插入USB接口時，必須對USB集線器及主機裝置提供有效保護。USB接口的設計電路如圖5所示。
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