基于TMS320DM365的高速網(wǎng)絡(luò )攝像機的設計

本系統采用TI公司出品的TSB43EA42作為以太網(wǎng)收發(fā)器。TSB43EA42支持10 MB／100 MB基帶傳輸，提供與MAC層相接的MII接口。它與DM3 65通信的主要引腳有：發(fā)送、接收數據線(xiàn)、時(shí)鐘、使能信號、錯誤指示、管理數據接口、控制／指示引腳等。EMAC控制模塊內部集成了8 kB的RAM，主要功能使存放緩沖描述符和以太網(wǎng)數據包。MDIO模塊則主要通過(guò)兩線(xiàn)接口完成對物理層芯片的配置，工作狀態(tài)檢測等工作。
串口模塊采用TI公司的MAX322ICPW，主要用來(lái)負責開(kāi)發(fā)板與計算機之間的通信。通過(guò)超級終端，完成Linux內核的下載以及相關(guān)參數的設置，完成系統的開(kāi)發(fā)以及調試。存儲模塊包括了2個(gè)擴展存儲接口EMIF和2個(gè)MMC／SD卡接口。前者包括DDR控制器和異步擴展存儲接口A(yíng)EMIF分別用于擴展連接對DDR存儲器和Flash存儲器；后者實(shí)現了2個(gè)SD卡存儲器的擴展連接。
電源模塊采用了TI公司的TPS65023作為電源管理芯片。該芯片包括3個(gè)DC／DC轉換器以及2個(gè)200mA線(xiàn)性穩壓器LDO。每路LDO由TMS320DM3 65通過(guò)I2C與之通信，實(shí)現各路輸出電源電壓的控制，為內核存儲器和I／O接口提供1．3，1.8，3．3 V的工作電壓；也可通過(guò)5 V穩壓器直流供電，通過(guò)DC／DC轉換器提供1．3，1．8，3．3 V供電。

4 系統軟件設計
系統的視頻采集模塊負責從攝像頭中讀取視頻流數據，讀出的圖像數據交由壓縮模塊處理。攝像頭驅動(dòng)程序加載完成后為了進(jìn)行視頻采集必須加入Video4Linux模塊，從而可以通過(guò)Video4Linux模塊提供的編程接口從攝像頭設備中獲取圖像幀。基于V4L的視頻采集流程圖如圖6所示。

本系統采用RTP實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議以及RTCP實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議作為視頻傳輸的協(xié)議。RTP在多點(diǎn)傳送或單點(diǎn)傳送的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)上，提供端對端的網(wǎng)絡(luò )傳輸功能，適合應用程序傳輸實(shí)時(shí)數據，如：音頻、視頻或者仿真數據。RTP由于沒(méi)有為實(shí)時(shí)服務(wù)提供資源預留功能，所以不能保證QoS(服務(wù)質(zhì)量)。RTCP作為一種控制協(xié)議，通過(guò)擴展可以升級為大型的多點(diǎn)傳送網(wǎng)絡(luò )，并提供最小限度的控制和鑒別功能。在RTP會(huì )話(huà)期間，各參與者周期性的傳送RTCP包，RTCP包中含有已發(fā)送的數據包的數據、丟失的數據包的數量等統計資料，因此服務(wù)器可以利用這些信息動(dòng)態(tài)的改變傳輸速率，甚至改變有效載荷類(lèi)型。RTP和RTCP配合使用，他們能以有效地反饋和量小的開(kāi)銷(xiāo)使傳輸效率最佳化，RTCP利用主要的兩種控制包SR和RR反饋的信息如數據包丟失比，數據包丟失率，吞吐量和吞吐率，數據包到達時(shí)延抖動(dòng)和往返傳播時(shí)延等來(lái)調節實(shí)時(shí)傳輸，并調整系統的打包格式，發(fā)包速率來(lái)保證流暢地傳輸數據和清晰的播放視頻，因此特別適合傳送網(wǎng)上的實(shí)時(shí)數據。
JRTPLIB作為一個(gè)RTP協(xié)議的庫，用來(lái)開(kāi)發(fā)多媒體的應用十分方便。通過(guò)JRTPLIB庫發(fā)送或接收RTP數據，而不用考慮SSRC的沖突、調度，連RTCP的數據也不需要用戶(hù)來(lái)發(fā)送。用戶(hù)只需要使用相應的類(lèi)來(lái)發(fā)送和接收媒體數據。下面介紹RTP相關(guān)代碼的具體實(shí)現。
在使用JRTPLIB傳輸多媒體數據之前，首先應該創(chuàng )建一個(gè)RTPSession類(lèi)的一個(gè)對象來(lái)標識此次會(huì )話(huà)。然后通過(guò)RTPSession實(shí)例的create()方法來(lái)對其進(jìn)行初始化操作。在create()時(shí)，需要兩個(gè)參數sessparams和transparams，分別為RTPSessionParams和RTPUDPv4Trans mission Params的實(shí)例。在create()成功以后，需要設置目標地址、凈荷類(lèi)型、時(shí)間戳增量等信息。在RTP會(huì )話(huà)建立起來(lái)以后，我們就可以進(jìn)行媒體數據的傳輸。傳輸凈荷數據的方法很簡(jiǎn)單，只需要調用RTPSession實(shí)例的SendPacker()方法就可以了。同時(shí)為了適應在網(wǎng)上的傳輸，還需對凈荷數據進(jìn)行分割。為了方便的使用，我們需進(jìn)一步的封裝。對于RTP分組的接收部分，由于給出的是拆分了的數據幀，我們需要組合成完整的數據幀。這里需要注意的是由于本攝像機采用的H．264解碼算法，所以分流式接收方式以及RTP分組接收方式兩種模式，對于流式傳輸，有的組合成完整的數據幀的步驟放在了H．264的NAL層。但對有些音頻和JPEG等應用，還是需要進(jìn)行組裝過(guò)程的。

5 結束語(yǔ)
提出一種基于TMS320DM365的高速網(wǎng)絡(luò )攝像機系統設計。網(wǎng)絡(luò )攝像機接入局域網(wǎng)后，在局域網(wǎng)內部的PC機上通過(guò)IE輸入網(wǎng)絡(luò )攝像機的IP地址，通過(guò)第三方軟件便可以觀(guān)看到攝像機捕捉到的圖像以及網(wǎng)絡(luò )攝像機的相關(guān)數據流量信息。當獲得圖像質(zhì)量要求較高時(shí)，相應的圖像數據量也會(huì )增高，反之減小。在640X480的分辨率下，測得數據流量約為960 kb／s，可以滿(mǎn)足對監控視頻流暢性的要求。
本文首先介紹了視頻監控系統的發(fā)展趨勢以及嵌入式處理器TMS320DM365的特點(diǎn)，之后通過(guò)對該系統的硬件設計以及軟件設計的詳細分析，實(shí)現了基于達芬奇技術(shù)TMS320DM365的高速網(wǎng)絡(luò )攝像機系統。該系統采用了最新的技術(shù)，降低了產(chǎn)品的成本，具有很強的實(shí)用性，是一種比較理想的網(wǎng)絡(luò )攝像機解決方案，可廣泛應用于視頻監控系統。