基于DM642的網絡視頻系統的設計與實現

摘要：為滿足現代實時網絡視頻應用的需求，提出并實現了一種基于TI公司多媒體DSP芯片TMS320DM642的實時網絡視頻系統，給出了網絡視頻節點的硬件及軟件的詳細設計方案。結果證明，該系統能對視頻圖像進行實時壓縮編碼，并在各網絡節點之間傳輸，且傳輸速率穩定，圖像質量可調，能滿足現代各種實時監控系統的要求。
關鍵詞：實時視頻；網絡節點；DM642；圖像壓縮；動態JPEG

網絡視頻技術是隨著視頻圖像、語音等多媒體信息數字處理技術與數字通信技術的飛速發展應運而生的。網絡視頻系統將傳統攝像機和PC的功能整合到了一起，不僅將能模擬視頻信號數字化并壓縮，還帶有一個網絡接口，在網絡上擁有一個IP地址。視頻經由網絡交換機，通過IP網絡傳輸，并可在裝有視頻管理軟件的標準PC上顯示和存儲。網絡視頻系統可選擇高分辨率攝像機(數百萬像素)，具有穩定的圖像質量和傳輸速率，現在已在各種嵌入式視頻會議系統，可視電話及各種分布式實時監控系統中得到越來越廣泛的應用。文中實現了一種基于TI公司推出的一款針對多媒體處理領域應用的DSP，TMS320DM642的網絡視頻系統的設計方案。

1 網絡視頻節點硬件設計
系統視頻節點的硬件結構如圖1所示，由CCD攝像頭輸入的視頻信號首先通過視頻編碼器SAA7115H進行數字化處理，所得數字視頻信號經過視頻端口(VP0)的內部FIFO緩沖后，由DM642通過EDMA將數據傳送到片外SDRAM中，以便供視頻應用程序使用。視頻應用程序對圖像進行相應處理(如增強、編碼)之后由以太網控制器進行網絡傳輸任務。

系統核心TMS320DM642是個強大的多媒體處理器，也是構成多媒體通信系統的良好平臺。為了滿足視頻和圖像處理的需要，它采用了Velo ciTI體系結構，主頻600 MHz，8個并行運算單元，處理能力達4 800 MIPS，L1PCache和L1DCache分別為16 kB，工作在CPU全速訪問狀態，二級緩存256 kB。DM642采用高級超長指令字結構和硬件流水機制，使其在一個指令周期能夠并行處理多條指令，從而加速了處理速度。這使得構建小型實時化的視頻實時處理系統成為可能。DM642外設中有3個可配置的視頻接口，可以和視頻輸入、輸出或傳輸流無縫連接；同時還帶有10／100 Mbs自適應以太網接口，提供DSP核與網絡之間的高效連接；豐富的外圍接口使其近乎是一個多媒體嵌入式系統的單芯片硬件平臺。DM642的完全可編程性，又可以使其能夠兼容正在發展的各種多媒體信號處理標準，構成通用的軟件平臺，因此得到越來越廣泛的應用。

2 網絡視頻節點軟件設計
2．1 整體流程
TI公司的DSP開發軟件包括集成開發環境(CCS)、實時操作系統(DSP／BIOS)、第三方算法庫標準(eXpressDSP)。本系統中調用TI提供的JPEG算法庫。

如圖2所示，整體流程可分為3個模塊：圖像的輸入任務、處理任務和網絡傳輸任務。輸入任務獲得獲取攝像頭捕獲的模擬視頻信號，并經過兩次采樣后，將得到的數字圖像幀數據通過同步通訊(Synchronized COMmunication，SCOM)由輸入任務進入到處理模塊。處理模塊完成圖像幀的壓縮編碼。編碼結束以后，會產生JPEG格式的圖像文件。該壓縮圖像由SCOM傳遞到最后一個模塊一網絡傳輸模塊。網絡任務生成一個該JPEG圖像的HTML文件，傳輸到終端計算機后，可在計算機的網頁瀏覽器上觀看到圖像。圖像幀在幾個任務模塊之間的傳遞都是通過指針實現的。