基于TMS320DM642和H．264的網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統設計

摘要：文中給出了一種基于TMS320DM642和H．264的網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統的設計方案，并對其主要硬件TMS320DM642和H．264編碼器進(jìn)行了詳細描述，論述了編碼器優(yōu)化的基礎上，同時(shí)給出了H．264編碼碼流的網(wǎng)絡(luò )傳輸方法。實(shí)驗結果證明，利用這個(gè)方案所設計的硬件平臺和軟件，可以實(shí)現H．264編碼碼流的網(wǎng)絡(luò )實(shí)時(shí)傳輸。
關(guān)鍵字：TMS320DM642；實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議；RFC3984；H．264

0 引言
隨著(zhù)英特網(wǎng)的普及，人們可以從網(wǎng)絡(luò )上得到的信息越來(lái)越多。以前，人們只能得到文字和一些簡(jiǎn)單的圖形信息，能夠得到的視頻信息是很少的。造成這種現象的主要原因是視頻信息的數據量是非常巨大的，如果想傳輸它，就必須有很大的網(wǎng)絡(luò )帶寬，而如此大的網(wǎng)絡(luò )帶寬在現實(shí)中是需要耗費巨大的成本才能完成的。視頻的編碼標準就是在這個(gè)前提下被提出來(lái)的。
視頻編碼技術(shù)到現在為止已發(fā)展了很多年了，各種研究機構和標準化組織也已經(jīng)提出了很多解決辦法，但到現在為止視頻編碼的標準主要分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是國際標準化組織和國際電工委員會(huì )第一聯(lián)合技術(shù)組制定的MPEG系列標準；另一類(lèi)是ITU針對多媒體通信制定的H．26x系列視頻編碼標準。H．264只是視頻編碼標準，它對音頻方面沒(méi)有任何的規定，但是它的壓縮效率高、圖像質(zhì)量好并且傳輸碼率很低，所以它非常適合于視頻的網(wǎng)絡(luò )傳輸。
在本文中，首先描述的是設計的硬件系統，它是H．264算法和網(wǎng)絡(luò )協(xié)議對應的C代碼運行的平臺。核心器件是TMS320 DM642，它是TI公司專(zhuān)門(mén)針對多媒體傳輸或網(wǎng)絡(luò )視頻的監控設計并生產(chǎn)的一款DSP芯片。在此硬件平臺下對于EDMA和網(wǎng)絡(luò )接口的高效使用是極其重要的；其次描述的是H．264編碼器的優(yōu)化。由于H.264算法是極其復雜的，所以要實(shí)現視頻編碼的實(shí)時(shí)性也就成為一件難事。因此，就必須對代碼進(jìn)行優(yōu)化，以達到視頻序列能夠在網(wǎng)絡(luò )中實(shí)時(shí)傳輸的目的；最后描述的是H．264編碼碼流的網(wǎng)絡(luò )傳輸。在此部分主要介紹H．264編碼器中的NAL層和RTP傳輸層的對接，將NAL層的數據按照RFC3984協(xié)議的規定對數據進(jìn)行打包。

1 硬件平臺
視頻監控系統的硬件是H．264算法和網(wǎng)絡(luò )傳輸協(xié)議運行的基本硬件平臺，圖1所示為本系統設計的硬件系統框圖。

設計中用到的RTP協(xié)議是主要針對于H．264編碼碼流進(jìn)行處理的RFC3984協(xié)議。至于UDP和IP，由于，TI提供的各種類(lèi)型的DSP套件是支持Socket套接字的，所以，在得到RTP層的打包數據后，就可以直接利用套接字對RTP層以后的數據流進(jìn)行處理。
系統中的TMS320DM642是TI公司C6000系列DSP，它的處理核心是C64x型的高性能數字信號處理器，具有極強的處理性能，這里用的DSP的核心頻率是600Mhz。它在使用時(shí)具有高度的靈活性和可編程性，而且外圍集成了非常完整的音頻、視頻和網(wǎng)絡(luò )通信等設備及接口，特別適用于網(wǎng)絡(luò )視頻監控、數字廣播以及基于數字視頻／圖像處理的消費類(lèi)電子產(chǎn)品等高速DSP應用領(lǐng)域。本系統中用到的外圍接口主要有：視頻接口、存儲器接口、網(wǎng)絡(luò )接口和串口。
圖像A／D轉換芯片用的是SAA7115，它負責將模擬視頻信號轉換成為數字視頻信號。NORFLASH用的是spansion公司的Am29LV033C，它的作用是負責永久性的存儲完成H．264編碼算法和網(wǎng)絡(luò )傳輸協(xié)議的C代碼。在硬件系統剛剛上電啟動(dòng)時(shí)，NOR FALSH中引導程序先被加載到DSP內，然后，引導程序被執行，引導程序會(huì )將應用程序加載到SDRAM中，最后，應用程序會(huì )在SDRAM中被執行。SDRAM用的是三星的HY57V28162 0E，它的作用主要有兩個(gè)：一是存儲要執行的應用程序，二是臨時(shí)存儲要被處理的圖像數據。串口在這里主要是輔助調試用的。EMAC接口是非常重要的，它是傳輸已經(jīng)處理的H．264編碼碼流的，這里用的是intel公司研發(fā)的LXT971A。