基于A(yíng)u1200無(wú)線(xiàn)車(chē)載視頻監控的設計與實(shí)現
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進(jìn)入信息時(shí)代，汽車(chē)的智能化、個(gè)性化需求越來(lái)越高，汽車(chē)駕乘中的安全、娛樂(lè )以及信息服務(wù)越來(lái)越受到重視。但現有大部分的車(chē)載系統都存在功能單一，智能化低，使用不便，不易組網(wǎng)等缺點(diǎn)。隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)寬帶網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展、數字移動(dòng)電視的建設、多媒體技術(shù)的應用，集多種功能于一體的無(wú)線(xiàn)車(chē)載媒體處理系統應運而生，它可廣泛地應用于鐵路、地鐵、客運汽車(chē)等交通系統。
本文簡(jiǎn)要介紹了基于Au1200處理器，包含無(wú)線(xiàn)傳輸、視頻播放、視頻監控等多種功能的嵌入式無(wú)線(xiàn)車(chē)載媒體處理系統的設計方案，詳細描述了基于ffmpeg的軟壓縮方法，設計并實(shí)現了車(chē)載系統中視頻監控部分的視頻采集和視頻壓縮。
1 無(wú)線(xiàn)車(chē)載媒體處理系統簡(jiǎn)介
基于Au1200的無(wú)線(xiàn)車(chē)載媒體處理系統網(wǎng)絡(luò )架構如圖1所示。采用客戶(hù)端／服務(wù)器架構，由車(chē)載客戶(hù)端、車(chē)站服務(wù)器及通信網(wǎng)絡(luò )三部分組成。其中，客戶(hù)端選用AlchemyTM Au1200作為主控芯片。該芯片采用了MIPS32核心，是針對數字多媒體播放器、汽車(chē)信息娛樂(lè )系統等應用領(lǐng)域設計的一款低功耗、高性能的嵌入式處理芯片。利用Au1200在媒體處理方面的優(yōu)勢及其豐富的外圍接口，無(wú)線(xiàn)車(chē)載媒體處理器的系統框圖如圖2所示。用戶(hù)可以通過(guò)按鍵控制整個(gè)系統無(wú)線(xiàn)傳輸、視頻播放、視頻監控等多種功能。
服務(wù)器端使用通用的PC機服務(wù)器，為整個(gè)系統提供多媒體資源管理和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )服務(wù)。
每個(gè)裝有無(wú)線(xiàn)車(chē)載媒體處理器的車(chē)輛，可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )連接服務(wù)器，并按照指定的方式傳輸媒體資源。
2 無(wú)線(xiàn)車(chē)載視頻監控的硬件設計
Au1200嵌入式處理器采用MIPS32核心，能夠支持包括MEPG-1，MPEG-2，MPEG-4，WMV9，H．263，MP3，WMA，ASF，AVI和JPEG等多種媒體格式，其內部集成了專(zhuān)門(mén)的媒體加速引擎(Media Acceler-ation Engine，MAE)，不需要外部DSP，因而可以簡(jiǎn)化編程環(huán)境并減少組件，擁有豐富的片上資源和外部接口，支持USB 2．0，IDE，CCIR656攝像頭等接口。無(wú)線(xiàn)車(chē)載視頻監控硬件框圖如圖3所示。
其中包括：
(1)視頻監控輸入部分：采用Omni Vision公司的彩色CMOS圖像傳感器OV9650作為系統的視頻輸入設備，利用Au1200自帶的CIM(Camera Interface Module)接口，可以方便地控制OV9650。通過(guò)I2C方式，配置OV9650攝像頭的工作模式，通過(guò)CIM接口讀入采集到的視頻數據，并映射到內存單元中。根據不同流向需求，處理視頻數據流，實(shí)現系統的錄制、存儲、播放、傳送等功能。
(2)視頻監控數據存放部分：通過(guò)ffmpeg軟壓縮方法，將采集到的視頻數據按指定視頻格式實(shí)時(shí)壓縮成文件存儲于硬盤(pán)中。
(3)視頻監控數據的實(shí)時(shí)播放部分：采集到的視頻數據映射到內存后，將RGB視頻數據直接輸出到LCD緩沖區中，即可實(shí)現監控視頻在LCD設備中的實(shí)時(shí)播放。系統也支持視頻輸出到VGA接口的顯示設備中實(shí)時(shí)播放。此時(shí)，需要將數字視頻數據轉換為模擬視頻數據?？刹捎肁DI公司的ADV7123芯片實(shí)現三路高速、10位輸入的高速視頻數／模轉換。三路DAC可以分別處理紅、綠、藍視頻數據，實(shí)現模擬顯示終端的高分辨率顯示。
(4)視頻監控的遠程傳輸部分：通過(guò)客戶(hù)端系統的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡(支持802．11b／g)連接無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò )，將硬盤(pán)中的錄像文件以無(wú)線(xiàn)的方式，上傳到服務(wù)器中進(jìn)行保存。
(5)用戶(hù)控制部分：系統設計功能按鍵，分別連接到支持中斷的GPIO口上，用戶(hù)通過(guò)按鍵選擇方式，方便地對視頻監控進(jìn)行控制。
3 無(wú)線(xiàn)車(chē)載視頻監控的軟件設計
無(wú)線(xiàn)車(chē)載視頻監控的軟件部分主要包括：
(1)內核及驅動(dòng)部分
系統使用Linux 2．6．11內核作為系統的內核，通過(guò)make menuconfig命令，根據用戶(hù)需要配置合適的內核和驅動(dòng)，生成內核文件鏡像。設備驅動(dòng)程序與系統硬件緊密相關(guān)，通過(guò)修改和調試后模塊化的集成于內核之中。所涉及到的驅動(dòng)程序包括用戶(hù)按鍵驅動(dòng)、攝像頭驅動(dòng)、LCD／VGA顯示驅動(dòng)、硬盤(pán)驅動(dòng)、播放器相關(guān)的MAE驅動(dòng)和與無(wú)線(xiàn)傳輸相關(guān)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡驅動(dòng)等。在此著(zhù)重介紹系統攝像頭驅動(dòng)的關(guān)鍵部分。
在攝像頭驅動(dòng)中，定義數據結構cim_cmos_cam-era_config對攝像頭設備進(jìn)行描述：
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