基于VxWorks的視頻采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1 引言多媒體通信技術(shù)的發(fā)展為信息的獲取和傳輸提供了豐富的手段，視頻數(shù)據(jù)是其中不可缺少的重要組成部分，而視頻數(shù)據(jù)的獲取離不開視頻采集系統(tǒng)。   
目前，視頻采集系統(tǒng)的應(yīng)用極為廣泛，許多產(chǎn)品和設(shè)施，例如遠(yuǎn)程監(jiān)控、可視電話、會(huì)議電視等等，都需要采集視頻信息。而且，隨著PC機(jī)的普及，人們可以直接利用PC機(jī)進(jìn)行視頻采集，采集到的視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后保存在本地或者發(fā)送到遠(yuǎn)方。由于視頻的采集、處理和傳輸都在一臺(tái)PC機(jī)上完成，因此可以大大降低系統(tǒng)的復(fù)雜度和價(jià)格。 

　　我們?cè)O(shè)計(jì)的視頻采集系統(tǒng)是基于Intel x86平臺(tái)和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)VxWorks，由視頻采集卡和驅(qū)動(dòng)程序兩部分組成，如圖1所示。視頻采集卡完成視頻數(shù)據(jù)采集和格式轉(zhuǎn)換，驅(qū)動(dòng)程序在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)對(duì)硬件進(jìn)行初始化，在系統(tǒng)啟動(dòng)之后實(shí)現(xiàn)硬件和應(yīng)用軟件之間的數(shù)據(jù)交互。考慮到視頻的數(shù)據(jù)量極大，視頻采集卡通過PCI高速總線與計(jì)算機(jī)相連。  

 

　　2 視頻采集卡的設(shè)計(jì)

　　為了將由攝像頭輸入的模擬視頻轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能夠接受和處理的數(shù)字視頻，需要經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換、同步提取、亮色分離等多個(gè)步驟。而為了將數(shù)字視頻傳送到PC機(jī)的內(nèi)存中，還需要一定數(shù)量的FIFO、總線接口和相應(yīng)的控制邏輯。這原本是一個(gè)比較復(fù)雜的過程，但是隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，各半導(dǎo)體生產(chǎn)廠家通過不斷創(chuàng)新和改進(jìn)，目前已經(jīng)能夠在單個(gè)芯片上實(shí)現(xiàn)所有這些功能。Conexant公司的Bt848就是這樣的一種芯片，圖2給出了其功能框圖。

 

　　對(duì)于在PCI總線上進(jìn)行NTSC/PAL/SECAM視頻捕獲的應(yīng)用來說，Bt848是一種完整的低價(jià)格解決方案。作為一種總線主控設(shè)備，Bt848不需要任何本地緩存來存儲(chǔ)視頻像素?cái)?shù)據(jù)，這樣就極大地降低了硬件價(jià)格。Bt848能夠充分利用基于PCI總線的系統(tǒng)的高帶寬和固有的多媒體功能，并且能夠與其他多媒體設(shè)備實(shí)現(xiàn)互操作，這樣就能夠以模塊的方式在系統(tǒng)中添加視頻采集和疊加功能，而花費(fèi)甚少。Bt848的使用與PCI系統(tǒng)總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無關(guān)，可以用于各種系統(tǒng)總線的組織結(jié)構(gòu)，既可以直接集成在主板上，也可以作成插卡插在PCI總線插槽內(nèi)。

　　Bt848的主要特點(diǎn)是：與PCI 2.1規(guī)范全兼容，擁有輔助的GPIO數(shù)據(jù)端口和視頻數(shù)據(jù)端口，支持的圖像分辨率高達(dá)768