基于DSP的H.324終端設計

目前在H.324系統的研制和開(kāi)發(fā)中，普遍采用了兩種方式：一種是開(kāi)發(fā)純軟件的H.324系統，即基于PC的系統；另外一種方案是采用可編程的視頻信號處理器來(lái)實(shí)現H.324系統的功能。后一種方法具有很大的靈活性，并可在同一硬件平臺上開(kāi)發(fā)出不同的應用程序。本文所提出的方案正是一種基于可編程的數字信號處理芯片的實(shí)現方法。這種方案可開(kāi)發(fā)出獨立機型的可視電話(huà)終端，并且可以將該系統應用于通信、監控等領(lǐng)域。

1 H.324終端的功能元素

H.324建議規定了系統的一些功能要素。H.324終端配置及其外圍要素如圖１所示，包括終端I/O設備、Modem、GSTN網(wǎng)、MCU和其他系統操作實(shí)體，H.324的實(shí)現中并不要求每一功能元素都必備。

H.324可視電話(huà)終端機框架建議包含以下五個(gè)方面的內容：

·H.263/H.361 視頻編解碼
·H.223 信道復用/解復用
·H.245 系統控制
·G.723.1 音頻編解碼
·V.34 調制解調器Modem

H.324終端中多媒體信息流分為視頻、音頻、數據和控制流幾個(gè)部分：

1　視頻流是傳輸彩色活動(dòng)圖像的連續的碼流。在傳輸過(guò)程中，視頻流的比特率要根據音頻和數據信道的需求而變化。
2　音頻流是實(shí)時(shí)的，但在接收端處理時(shí)可能進(jìn)行適當的延遲以維持和視頻流的同步。為降低音頻流的平均比特率，可采用語(yǔ)音激活方式工作。
3　數據流可以表示靜止圖像、傳真、文獻、計算機文件、未定義的用戶(hù)文件和其他數據流。
4　控制流在對等端之間傳送控制命令和指示。終端到Modem的控制服從V.25ter建議(使用外部Modem通過(guò)一個(gè)單獨的物理接口相連)。終端到終端的控制服從H.245建議。

2 H.324終端實(shí)現方案

H.324只是一個(gè)框架協(xié)議，實(shí)現該系統有很多種方式?？梢愿鶕﨟.324標準設計專(zhuān)用電路。這種方式雖然具有處理速度快，應用方便等特點(diǎn)，但是這種方式具有很大的局限性。因為一種專(zhuān)用電路只能針對特定的功能設計，具有開(kāi)發(fā)成本高，不易改進(jìn)功能等缺點(diǎn)。目前已有的或是正在開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品中，普遍采用了純軟件即基于計算機的方式，或是采用可編程數字信號處理器來(lái)實(shí)現，或是將兩種方式結合起來(lái)開(kāi)發(fā)實(shí)現H.324系統。本文作者開(kāi)發(fā)的系統主要是利用W90K系列芯片實(shí)現的，即采用可編程的數字信號處理器來(lái)實(shí)現。圖2是基于W90210終端的原理框圖。

該開(kāi)發(fā)板分為視頻編解碼模塊、音頻編解碼模塊、碼流復用及系統控制模塊、視頻顯示模塊、調制解調器模塊。這些模塊加上視頻顯示和聲音輸入回放等外圍設備，共同完成H.324可視電話(huà)功能。

·視頻編解碼芯片W9960 該芯片主要完成視頻編解碼功能。該芯片特別適于完成H.263/H.261功能，能完成CIF、QCIF、SQCIF等格式的編碼。固化在該芯片中的是標準的H.263視頻編解碼程序，可以工作在非限制運動(dòng)矢量和PB幀模式。開(kāi)發(fā)板上的復用控制芯片控制該編解碼器的啟動(dòng)、停止以及編解碼模式轉換。W9960有數字視頻接口，可以支持數字攝像機輸入。另外該芯片還有PCI接口用于和開(kāi)發(fā)板主CPU與顯示模塊交換數據。

·音頻編解碼芯片CT8020 該芯片完成音頻編解碼功能。芯片中有G.723.1微代碼，它可以將音頻原始數據(16bit8ｋHz)編碼成為G. 723.1數據幀并可以將G. 723.1數據幀解碼成為音頻原始數據。以CT8020為核心的音頻編解碼模塊及其外圍設備可以接收語(yǔ)音輸入編碼并接收G. 723.1碼流解碼后回放。該模塊輸出碼流可以工作在6.3Kbit、5.3Kbit。該模塊的初始化和工作啟動(dòng)停止以及工作模式的改變可以通過(guò)調用其API函數來(lái)實(shí)現。

· 視頻顯示模塊 該模塊主要由W9971及其外圍設備組成。該模塊接收輸入的數字化圖像信號以顯示本地圖像，或是接收W9960解碼后的數據以顯示遠端圖像。W9971芯片還可以管理顯示模式，如圖像的大小、位置、色調、對比度等。

·視頻輸入模塊 該模塊主要由數字攝像機或是由模擬攝像機和SAA7111芯片組成。SAA7111的功能是將模擬攝像機的輸入圖像信號轉換為數字圖像信號，該信號輸入到視頻顯示模塊用于顯示本地圖像，同時(shí)該信號也輸入到視頻編解碼模塊，該信號被編碼后經(jīng)復用傳輸到遠端。
·調制解調器模塊 該模塊主要是完成語(yǔ)音輸入以及調制功能。

·復用控制模塊 該模塊是整個(gè)終端的核心，主要由芯片W90210及其存儲器組成。該模塊的主要功能是完成板上各個(gè)功能模塊的初始化，接收音頻編解碼模塊輸出的碼流以及視頻編解碼模塊輸出的碼流，并將這些碼流及系統控制信息根據H.223標準復用后經(jīng)調制解調器調制后在GSTN網(wǎng)絡(luò )上傳輸。該模塊更為重要的功能是控制整個(gè)板上各個(gè)功能模塊的運行，H.324系統中規范的H.229及H.245協(xié)議的功能也在本模塊中實(shí)現。

3 終端軟件的開(kāi)發(fā)

本終端是在可嵌入式實(shí)時(shí)操作系統Supertask下開(kāi)發(fā)實(shí)現的。其中硬件和操作系統以及開(kāi)發(fā)的應用程序的關(guān)系如圖3所示。

圖3所示的是本文中的H.324終端的軟件和硬件關(guān)系框圖。開(kāi)發(fā)硬件平臺的系列硬件處于系統的底層，由SuperTask實(shí)時(shí)操作系統對其管理。在操作系統的基礎上開(kāi)發(fā)了硬件的驅動(dòng)函數，如音頻和視頻編解碼器的驅動(dòng)函數以及輸入/輸出模塊的驅動(dòng)函數，這些函數可供開(kāi)發(fā)應用系統時(shí)調用。上述終端中的軟件正是在這些驅動(dòng)函數的基礎上，利用操作系統的服務(wù)來(lái)開(kāi)發(fā)完成的。

H.324終端應用系統軟件

在SuperTask實(shí)時(shí)操作系統中將H.324終端系統從功能上劃分為幾個(gè)獨立的任務(wù)從整體上將各個(gè)任務(wù)連接成為一個(gè)完整的系統。圖4是各個(gè)任務(wù)之間的關(guān)系。