基于MPC82xx處理器和專(zhuān)用編解碼芯片的DVR設計

　　近幾年來(lái)，DVR在安防監控領(lǐng)域應用越來(lái)越廣泛，傳統的模擬錄像技術(shù)已經(jīng)逐漸被數字錄像技術(shù)取代，后者可以達到更好的圖像質(zhì)量和提供更大的存儲容量。目前DVR已廣泛應用到金融、文博、酒店、交通、商業(yè)、醫院、工廠(chǎng)、學(xué)校、樓宇、小區物業(yè)管理等各個(gè)領(lǐng)域。從發(fā)展趨勢來(lái)看，多媒體監控系統的應用領(lǐng)域還在不斷擴展。 

　　目前，已經(jīng)有一些公司推出了基于X86的DVR，但是功耗、成本、體積、穩定性方面還是有所欠缺。華恒科技目前提供基于PowerPC的嵌入式Linux開(kāi)發(fā)平臺可以滿(mǎn)足這方面應用，本文所闡述的便是以PowerPC處理器和專(zhuān)用音視頻編解碼芯片為核心開(kāi)發(fā)的嵌入式DVR產(chǎn)品設計。該設計利用嵌入式PowerPC CPU實(shí)現系統控制、存儲、傳輸等，以及利用專(zhuān)用芯片實(shí)現MPEG-1、-2、-4的音視頻編解碼，適合于中高端DVR的開(kāi)發(fā)。 

　　嵌入式操作系統 

　　嵌入式操作系統是PowerPC CPU重要的軟件基礎。和Windows不一樣，Linux在市場(chǎng)上有多種發(fā)行版本，所有發(fā)行版本都包含相同的Linux內核、基本工具和應用，不同的發(fā)行版本主要是在附加的工具鏈、應用、配置以及各種內核補丁上有所不同。嵌入式Linux主要是在實(shí)時(shí)性增強、內核精簡(jiǎn)和裁減、支持多種CPU結構(如PowerPC CPU)等方面做了改進(jìn)和提高。尤其因為L(cháng)inux對于網(wǎng)絡(luò )的良好支持，很多服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò )設備現在都基于Linux操作系統來(lái)開(kāi)發(fā)。 

　　目前在PowerPC處理器上運行的ppcLinux操作系統是帶MMU的Linux操作系統，專(zhuān)門(mén)針對PowerPC處理器作了裁減和優(yōu)化。我們使用的是官方發(fā)布的開(kāi)源免費的版本，開(kāi)發(fā)商無(wú)需考慮授權及付費方面的問(wèn)題。 

　　基于ppcLinux開(kāi)發(fā)，軟件可以基于C語(yǔ)言編寫(xiě)，同時(shí)也支持C++、Java等，使用針對PowerPC的GNU GCC編譯工具編譯，和在普通Linux操作系統上開(kāi)發(fā)非常接近。并且在普通Linux操作系統上開(kāi)發(fā)的軟件也大多能夠方便地移植過(guò)來(lái)。在開(kāi)發(fā)外設接口驅動(dòng)方面，ppcLinux支持內核加載以及動(dòng)態(tài)insmod加載的方式，為開(kāi)發(fā)者擴展接口、外設功能提供了極大的便利。 

　　嵌入式處理器 

　　MPC82xx是Freescale Power QUICC II系列的32位嵌入式處理器。該系列處理器面向網(wǎng)絡(luò )基礎設施、存儲設備及電信產(chǎn)品中需要SoC集成與PCI連接的系統的應用需求，提供了一種基于PowerPC架構的性?xún)r(jià)比較高的方案。其主要應用包括：DVR系統；路由器/交換機；嵌入式計算；網(wǎng)絡(luò )存儲；遠程集線(xiàn)器；RAID系統的磁盤(pán)控制系統；LAN到WAN網(wǎng)橋/路由器；xDSL系統等。 

　　MPC8250是PowerQUICC II系列目前最先進(jìn)的為電信和網(wǎng)絡(luò )市場(chǎng)而設計的集成通信微處理器。與MPC860相似，MPC8250也有兩個(gè)主要的組成部分：嵌入的PowerPC內核和通信處理模塊(CPM)。由于CPM分擔了嵌入式PowerPC核的外圍工作任務(wù)，這種雙處理器體系結構功耗要低于傳統的體系結構的處理器。CPM同時(shí)支持3個(gè)快速的串行通信控制器(FCC)、1個(gè)多通道控制器(MCC)、4個(gè)串行通信控制器(SCC)、2個(gè)串行管理控制器(SMC)、1個(gè)串行外圍接口(SPI)和一個(gè)I2C接口。 

　　MPC8250 1.5W的低功耗，-40°C至105°C的工作溫度范圍，是該款多功能和高性能芯片的另外兩個(gè)良好特性。華恒將該款芯片同華恒嵌入式Linux v3.0操作系統整合的HHPPC8250-3FEC-PCI-R1型開(kāi)發(fā)套件為用戶(hù)在網(wǎng)絡(luò )和通信產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)方面提供巨大的開(kāi)發(fā)潛力，并幫助客戶(hù)縮短開(kāi)發(fā)周期，加速產(chǎn)品的上市。

　　目前華恒科技推出的基于MPC8250的開(kāi)發(fā)平臺：可以支持標準PCI接口PCI-IDE陣列卡、視頻卡、USB接口卡、WLAN無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡、MiniPCI接口的WLAN無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡等等，開(kāi)發(fā)商可以基于基本開(kāi)發(fā)平臺自由擴展、集成各種不同的應用。該系列處理器中可供選擇的還有MPC8241/8245、MPC8260等。

　　編解碼芯片選擇 

　　原始的視頻數據量很大，需要占用非常高的帶寬。如果需要進(jìn)行長(cháng)時(shí)間的錄像、存儲，必須在保證在一定圖像質(zhì)量的前提下通過(guò)壓縮技術(shù)盡量降低視頻資料的碼率，減少需要存儲的數據量，以滿(mǎn)足更長(cháng)時(shí)間的存儲要求和減少成本，同時(shí)也可以更好的滿(mǎn)足網(wǎng)絡(luò )監控的要求。目前在網(wǎng)絡(luò )監控、視頻點(diǎn)播等產(chǎn)品應用中，MPEG-4格式的視頻壓縮算法較為流行，其碼率一般在數百Kbps到1Mbps左右。 

　　視頻壓縮算法的效率決定了監控產(chǎn)品的圖像質(zhì)量和應用前景。要實(shí)現成熟的編解碼算法，需要投入大量的研發(fā)資源，而采用相應的編解碼ASIC芯片則可以避免軟件算法方面的投入。