基于TMS320DM642和H．264的網絡視頻監控系統設計

摘要：文中給出了一種基于TMS320DM642和H．264的網絡視頻監控系統的設計方案，并對其主要硬件TMS320DM642和H．264編碼器進行了詳細描述，論述了編碼器優化的基礎上，同時給出了H．264編碼碼流的網絡傳輸方法。實驗結果證明，利用這個方案所設計的硬件平臺和軟件，可以實現H．264編碼碼流的網絡實時傳輸。
關鍵字：TMS320DM642；實時傳輸控制協議；RFC3984；H．264

0 引言
隨著英特網的普及，人們可以從網絡上得到的信息越來越多。以前，人們只能得到文字和一些簡單的圖形信息，能夠得到的視頻信息是很少的。造成這種現象的主要原因是視頻信息的數據量是非常巨大的，如果想傳輸它，就必須有很大的網絡帶寬，而如此大的網絡帶寬在現實中是需要耗費巨大的成本才能完成的。視頻的編碼標準就是在這個前提下被提出來的。
視頻編碼技術到現在為止已發展了很多年了，各種研究機構和標準化組織也已經提出了很多解決辦法，但到現在為止視頻編碼的標準主要分為兩大類：一類是國際標準化組織和國際電工委員會第一聯合技術組制定的MPEG系列標準；另一類是ITU針對多媒體通信制定的H．26x系列視頻編碼標準。H．264只是視頻編碼標準，它對音頻方面沒有任何的規定，但是它的壓縮效率高、圖像質量好并且傳輸碼率很低，所以它非常適合于視頻的網絡傳輸。
在本文中，首先描述的是設計的硬件系統，它是H．264算法和網絡協議對應的C代碼運行的平臺。核心器件是TMS320 DM642，它是TI公司專門針對多媒體傳輸或網絡視頻的監控設計并生產的一款DSP芯片。在此硬件平臺下對于EDMA和網絡接口的高效使用是極其重要的；其次描述的是H．264編碼器的優化。由于H.264算法是極其復雜的，所以要實現視頻編碼的實時性也就成為一件難事。因此，就必須對代碼進行優化，以達到視頻序列能夠在網絡中實時傳輸的目的；最后描述的是H．264編碼碼流的網絡傳輸。在此部分主要介紹H．264編碼器中的NAL層和RTP傳輸層的對接，將NAL層的數據按照RFC3984協議的規定對數據進行打包。

1 硬件平臺
視頻監控系統的硬件是H．264算法和網絡傳輸協議運行的基本硬件平臺，圖1所示為本系統設計的硬件系統框圖。

設計中用到的RTP協議是主要針對于H．264編碼碼流進行處理的RFC3984協議。至于UDP和IP，由于，TI提供的各種類型的DSP套件是支持Socket套接字的，所以，在得到RTP層的打包數據后，就可以直接利用套接字對RTP層以后的數據流進行處理。
系統中的TMS320DM642是TI公司C6000系列DSP，它的處理核心是C64x型的高性能數字信號處理器，具有極強的處理性能，這里用的DSP的核心頻率是600Mhz。它在使用時具有高度的靈活性和可編程性，而且外圍集成了非常完整的音頻、視頻和網絡通信等設備及接口，特別適用于網絡視頻監控、數字廣播以及基于數字視頻／圖像處理的消費類電子產品等高速DSP應用領域。本系統中用到的外圍接口主要有：視頻接口、存儲器接口、網絡接口和串口。
圖像A／D轉換芯片用的是SAA7115，它負責將模擬視頻信號轉換成為數字視頻信號。NORFLASH用的是spansion公司的Am29LV033C，它的作用是負責永久性的存儲完成H．264編碼算法和網絡傳輸協議的C代碼。在硬件系統剛剛上電啟動時，NOR FALSH中引導程序先被加載到DSP內，然后，引導程序被執行，引導程序會將應用程序加載到SDRAM中，最后，應用程序會在SDRAM中被執行。SDRAM用的是三星的HY57V28162 0E，它的作用主要有兩個：一是存儲要執行的應用程序，二是臨時存儲要被處理的圖像數據。串口在這里主要是輔助調試用的。EMAC接口是非常重要的，它是傳輸已經處理的H．264編碼碼流的，這里用的是intel公司研發的LXT971A。