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USB2.0在視頻壓縮存儲系統中的應用
作者：
時(shí)間：2013-07-03
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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1引言
在組建流媒體服務(wù)器時(shí)，為了能容納更多的在線(xiàn)并發(fā)用戶(hù)，要求在前端的視頻流需經(jīng)過(guò)壓 縮 且傳輸到PC的接口速度不應成為瓶頸。在家庭DVR（數字視頻存儲）應用中，家用電腦的普 及使人們希望通過(guò)簡(jiǎn)單的接口在PC上觀(guān)看電視節目，并存儲、回放精彩片斷。 對于擁有DV的人們，希望能把自拍的視頻存儲到PC中并加以剪輯。MPEG2壓縮技術(shù) 和USB接口正好滿(mǎn)足這樣的要求。
本文設計的系統相當于一個(gè)視頻采集卡，帶有壓縮功能，并且采用USB接口。目前大 多數的采集卡是基于PCI接口，他的缺點(diǎn)是置于機箱內部，容易受到干擾；而且PCI插槽數目 有限；雖然PCI的傳輸速度理論上達到133 MB/s，但是PCI插槽要分享此帶寬?，F 在支持USB 2.0的主機板越來(lái)越多，他的傳輸速度理論上達到480 Mb/s，在實(shí)際測試中也可 達到200 Mb/s，完全滿(mǎn)足流媒體傳輸對帶寬的要求，再加上USB接口即插即用，置于PC外部 ，工作電流為500mA，因此把USB技術(shù)引入到采集系統是合適的。
2系統硬件結構
系統的硬件框架如圖1所示，主要由2個(gè)主芯片構成，一個(gè)是視頻壓縮部分的MB86391，他 完成MPEG的硬件壓縮；另一個(gè)是USB 2.0芯片，他完成數據的傳輸和USB協(xié)議的實(shí)現，并且 利用集成的51內核作為其他芯片的控制端。 
模擬視頻信號先經(jīng)過(guò)SAA7113視頻A/D轉換形成8 b的YUV4∶2∶2數字信號輸入到MB86391 的 視頻輸入接口DVIDEO［70］。模擬音頻信號則通過(guò)PCM1800進(jìn)行A/D轉換，形成串行數字 信號，輸入到GO7007SB的SDATA引腳。音頻A/D轉換需要PCM1723提供與壓縮芯片的時(shí)鐘相位 鎖 相的時(shí)鐘信號。音視頻數字信號經(jīng)MB86391的壓縮處理后，輸出符合MPEG 1/2標準的 混合影音碼流。該碼流通過(guò)8位并行接口與68013的FD［7..0］相連，USB芯片采用Sla ve FIFO方式接收數據，一個(gè)FIFO寫(xiě)滿(mǎn)后就向USB核心發(fā)中斷，核心收到中斷后把FIFO中的數據 發(fā)往PC，完成 一次的數據傳送，同時(shí)第二個(gè)FIFO區也在繼續接收MB86391的碼流，4個(gè)FIFO輪流接收。MB8 6391作為該電路的主芯片，由1個(gè)E2PROM進(jìn)行編程和初始化。另外，壓縮處理過(guò)程中需要 很大的緩存，所以外接1塊8 MB的SDRAM。
2.1視頻壓縮
視頻壓縮是當今許多圖像、多媒體應用中的尖端技術(shù)，也是最重要的一部分。高清晰電視 圖像 數字化后一般都達到了1 Gb/s，以目前的傳輸網(wǎng)絡(luò )和存儲容量，一定要先進(jìn)行壓縮。本文采 用的是MB86391視頻壓縮芯片，208腳、HQFP封裝、0.18 μm工藝、工作頻率27/54 MHz。其 主要特性如下：
(1)編碼符合ISO/IEC138182(MPEG1 video)MP@ML或ISO/IEC111722(MPEG1 video)。
(2)25 Hz隔行掃描時(shí)，最大的屏幕尺寸：720×576。
(3)D1格式和YUV輸入。
(4)8 b并行同步方式輸出。
(5)復合音頻視頻輸出，最大的碼流速率20 Mb/s。
86391外接1片4 Mb的FLASHROM，上電直接加ROM并且用串口進(jìn)行參數配置，所 以必須加 1塊RS 232電平轉換芯片MAX3222，通過(guò)串口向MB86391相應的寄存器地址寫(xiě)入數值，來(lái)控制 壓縮過(guò)程。
2.2數據傳輸
賽普拉斯公司提供的CY68013芯片是世界上第一款集成USB 2.0的微處理器，集成了USB 2.0 收發(fā)器、SIE（串行接口引擎）、增強的8051微控制器和可編程的外圍接口。GPIF（Genera l Programmable Interface）和主/從端點(diǎn)FIFO（8位或16位數據總線(xiàn)），為ATA，UTOPIA，E PP，PCMCIA和DSP等提供了簡(jiǎn)單和無(wú)縫連接接口。
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