嵌入式網絡視頻服務器的設計

嵌入式網絡視頻服務器是一種提供網絡視頻傳輸和共享的嵌入式設備，是為構建高可靠性的多媒體數字監控系統而設計開發的，廣泛應用于分布式的安全監控、交通監控和工業監控以及家庭監控、視頻會議、可視電話等眾多領域。每個網絡視頻服務器都有自己的IP地址和網絡接口，可隨時隨地直接接入網絡，獨立工作，無需專用軟件、專人管理，必將成為未來數字化監控系統的發展趨勢。
1 系統組成與工作原理
網絡視頻服務器系統的組成框圖如圖1所示。網絡傳輸模塊以MPC860T嵌入式處理器為核心處理器，完成網絡傳輸和視頻信號的實時控制功能，并采用嵌入式操作系統VxWorks作為系統的軟件平臺。視頻編碼模塊主要由視頻采集芯片和視頻壓縮芯片構成，完成信號的采集、A/D變換及壓縮。CODEC選用韓國Pentamicro公司的專用音視頻壓縮芯片AT2042。TI公司的視頻解碼器TVP5150為視頻采集芯片。系統初始化之后，PAL格式的模擬視頻信號由TVP5150轉換為ITU-R 656標準的數字視頻信號，再通過數據總線進入AT2042。AT2042對數字圖像信號以MPEG-4標準進行壓縮編碼，最后MPC860T將壓縮編碼后的數據流封裝成IP包，通過10/100Mbps以太網接口送入Internet。

圖1 系統框圖 圖2 AT2042與CPU的通信機制
2 視頻編碼模塊
視頻編碼模塊的核心是Pentamicro公司生產的AT2042，它是一個內置微控制器ARM946E的雙通道音視頻編解碼芯片，可支持MPEG-4/2/1和JPEG標準的視頻壓縮編碼，具有畫面縮放、顏色數據格式變換、噪聲抑制濾波等功能。AT2042能直接與IBM、Motorola、ARM、Xscale和Axis等多種CPU接口，無需其它附加電路。MPC860T對AT2042的控制和訪問可通過AT2042的狀態寄存器和命令寄存器以及四個輸入輸出隊列：發送/接收隊列,復用/解復用隊列。AT2042與CPU的通信機制如圖2所示
AT2042與CPU的通信實現情況如下：CPU通過命令寄存器來控制內置微控制器ARM946E的操作狀態；通過狀態寄存器來檢查AT2042內部各個FIFO的操作狀態；通過接收隊列給AT2042發送各種配置參數，以及所有內置微控制器ARM946E所需要的相關參數；通過復用隊列將壓縮編碼后的比特流讀出；通過解復用隊列將需解碼的比特流寫入AT2042；AT2042通過發送隊列向CPU發送自己的各種內部狀態信息及數據[1]。
3網絡傳輸模塊
3.1 MPC860T最小系統設計
MPC860T是Motorola公司的高性能的32位PowerPC嵌入式處理器,有三個主要的功能模塊：嵌入式的PowerPC內核、RISC通信處理模塊(CPM)和系統接口單元(SIU)。MPC860有兩個CPU：PowerPC和32位RISC。PowerPC執行高層代碼，RISC處理實際通信的低層功能，2個處理機互相配合工作。這種雙處理器構架，分擔了主CPU的工作量，提高了處理效率，同時降低了芯片功耗，特別適合于各種通信及控制領域的嵌入式應用。MPC860T最小系統如圖3所示，包括MPC860T、時鐘電路、復位電路、SDRAM、FLASH、RS232口和BDM口等部分。