基于DM642的網(wǎng)絡(luò )視頻系統的設計與實(shí)現

摘要：為滿(mǎn)足現代實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò )視頻應用的需求，提出并實(shí)現了一種基于TI公司多媒體DSP芯片TMS320DM642的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò )視頻系統，給出了網(wǎng)絡(luò )視頻節點(diǎn)的硬件及軟件的詳細設計方案。結果證明，該系統能對視頻圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)壓縮編碼，并在各網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)之間傳輸，且傳輸速率穩定，圖像質(zhì)量可調，能滿(mǎn)足現代各種實(shí)時(shí)監控系統的要求。
關(guān)鍵詞：實(shí)時(shí)視頻；網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)；DM642；圖像壓縮；動(dòng)態(tài)JPEG

網(wǎng)絡(luò )視頻技術(shù)是隨著(zhù)視頻圖像、語(yǔ)音等多媒體信息數字處理技術(shù)與數字通信技術(shù)的飛速發(fā)展應運而生的。網(wǎng)絡(luò )視頻系統將傳統攝像機和PC的功能整合到了一起，不僅將能模擬視頻信號數字化并壓縮，還帶有一個(gè)網(wǎng)絡(luò )接口，在網(wǎng)絡(luò )上擁有一個(gè)IP地址。視頻經(jīng)由網(wǎng)絡(luò )交換機，通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò )傳輸，并可在裝有視頻管理軟件的標準PC上顯示和存儲。網(wǎng)絡(luò )視頻系統可選擇高分辨率攝像機(數百萬(wàn)像素)，具有穩定的圖像質(zhì)量和傳輸速率，現在已在各種嵌入式視頻會(huì )議系統，可視電話(huà)及各種分布式實(shí)時(shí)監控系統中得到越來(lái)越廣泛的應用。文中實(shí)現了一種基于TI公司推出的一款針對多媒體處理領(lǐng)域應用的DSP，TMS320DM642的網(wǎng)絡(luò )視頻系統的設計方案。

1 網(wǎng)絡(luò )視頻節點(diǎn)硬件設計
系統視頻節點(diǎn)的硬件結構如圖1所示，由CCD攝像頭輸入的視頻信號首先通過(guò)視頻編碼器SAA7115H進(jìn)行數字化處理，所得數字視頻信號經(jīng)過(guò)視頻端口(VP0)的內部FIFO緩沖后，由DM642通過(guò)EDMA將數據傳送到片外SDRAM中，以便供視頻應用程序使用。視頻應用程序對圖像進(jìn)行相應處理(如增強、編碼)之后由以太網(wǎng)控制器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )傳輸任務(wù)。

系統核心TMS320DM642是個(gè)強大的多媒體處理器，也是構成多媒體通信系統的良好平臺。為了滿(mǎn)足視頻和圖像處理的需要，它采用了Velo ciTI體系結構，主頻600 MHz，8個(gè)并行運算單元，處理能力達4 800 MIPS，L1PCache和L1DCache分別為16 kB，工作在CPU全速訪(fǎng)問(wèn)狀態(tài)，二級緩存256 kB。DM642采用高級超長(cháng)指令字結構和硬件流水機制，使其在一個(gè)指令周期能夠并行處理多條指令，從而加速了處理速度。這使得構建小型實(shí)時(shí)化的視頻實(shí)時(shí)處理系統成為可能。DM642外設中有3個(gè)可配置的視頻接口，可以和視頻輸入、輸出或傳輸流無(wú)縫連接；同時(shí)還帶有10／100 Mbs自適應以太網(wǎng)接口，提供DSP核與網(wǎng)絡(luò )之間的高效連接；豐富的外圍接口使其近乎是一個(gè)多媒體嵌入式系統的單芯片硬件平臺。DM642的完全可編程性，又可以使其能夠兼容正在發(fā)展的各種多媒體信號處理標準，構成通用的軟件平臺，因此得到越來(lái)越廣泛的應用。

2 網(wǎng)絡(luò )視頻節點(diǎn)軟件設計
2．1 整體流程
TI公司的DSP開(kāi)發(fā)軟件包括集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(CCS)、實(shí)時(shí)操作系統(DSP／BIOS)、第三方算法庫標準(eXpressDSP)。本系統中調用TI提供的JPEG算法庫。

如圖2所示，整體流程可分為3個(gè)模塊：圖像的輸入任務(wù)、處理任務(wù)和網(wǎng)絡(luò )傳輸任務(wù)。輸入任務(wù)獲得獲取攝像頭捕獲的模擬視頻信號，并經(jīng)過(guò)兩次采樣后，將得到的數字圖像幀數據通過(guò)同步通訊(Synchronized COMmunication，SCOM)由輸入任務(wù)進(jìn)入到處理模塊。處理模塊完成圖像幀的壓縮編碼。編碼結束以后，會(huì )產(chǎn)生JPEG格式的圖像文件。該壓縮圖像由SCOM傳遞到最后一個(gè)模塊一網(wǎng)絡(luò )傳輸模塊。網(wǎng)絡(luò )任務(wù)生成一個(gè)該JPEG圖像的HTML文件，傳輸到終端計算機后，可在計算機的網(wǎng)頁(yè)瀏覽器上觀(guān)看到圖像。圖像幀在幾個(gè)任務(wù)模塊之間的傳遞都是通過(guò)指針實(shí)現的。