嵌入式網(wǎng)絡(luò )視頻服務(wù)器的設計

嵌入式網(wǎng)絡(luò )視頻服務(wù)器是一種提供網(wǎng)絡(luò )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字監控系統而設計開(kāi)發(fā)的，廣泛應用于分布式的安全監控、交通監控和工業(yè)監控以及家庭監控、視頻會(huì )議、可視電話(huà)等眾多領(lǐng)域。每個(gè)網(wǎng)絡(luò )視頻服務(wù)器都有自己的IP地址和網(wǎng)絡(luò )接口，可隨時(shí)隨地直接接入網(wǎng)絡(luò )，獨立工作，無(wú)需專(zhuān)用軟件、專(zhuān)人管理，必將成為未來(lái)數字化監控系統的發(fā)展趨勢。
1 系統組成與工作原理
網(wǎng)絡(luò )視頻服務(wù)器系統的組成框圖如圖1所示。網(wǎng)絡(luò )傳輸模塊以MPC860T嵌入式處理器為核心處理器，完成網(wǎng)絡(luò )傳輸和視頻信號的實(shí)時(shí)控制功能，并采用嵌入式操作系統VxWorks作為系統的軟件平臺。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(zhuān)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標準的數字視頻信號，再通過(guò)數據總線(xiàn)進(jìn)入AT2042。AT2042對數字圖像信號以MPEG-4標準進(jìn)行壓縮編碼，最后MPC860T將壓縮編碼后的數據流封裝成IP包，通過(guò)10/100Mbps以太網(wǎng)接口送入Internet。

圖1 系統框圖 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(gè)內置微控制器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(huà)面縮放、顏色數據格式變換、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(wú)需其它附加電路。MPC860T對AT2042的控制和訪(fǎng)問(wèn)可通過(guò)AT2042的狀態(tài)寄存器和命令寄存器以及四個(gè)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(shí)現情況如下：CPU通過(guò)命令寄存器來(lái)控制內置微控制器ARM946E的操作狀態(tài)；通過(guò)狀態(tài)寄存器來(lái)檢查AT2042內部各個(gè)FIFO的操作狀態(tài)；通過(guò)接收隊列給AT2042發(fā)送各種配置參數，以及所有內置微控制器ARM946E所需要的相關(guān)參數；通過(guò)復用隊列將壓縮編碼后的比特流讀出；通過(guò)解復用隊列將需解碼的比特流寫(xiě)入AT2042；AT2042通過(guò)發(fā)送隊列向CPU發(fā)送自己的各種內部狀態(tài)信息及數據[1]。
3網(wǎng)絡(luò )傳輸模塊
3.1 MPC860T最小系統設計
MPC860T是Motorola公司的高性能的32位PowerPC嵌入式處理器,有三個(gè)主要的功能模塊：嵌入式的PowerPC內核、RISC通信處理模塊(CPM)和系統接口單元(SIU)。MPC860有兩個(gè)CPU：PowerPC和32位RISC。PowerPC執行高層代碼，RISC處理實(shí)際通信的低層功能，2個(gè)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(shí)降低了芯片功耗，特別適合于各種通信及控制領(lǐng)域的嵌入式應用。MPC860T最小系統如圖3所示，包括MPC860T、時(shí)鐘電路、復位電路、SDRAM、FLASH、RS232口和BDM口等部分。