基于MPEG-4視頻標準數(shù)字視頻錄像機的設(shè)計及實現(xiàn)
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數(shù)字視頻錄像機系統(tǒng)的軟件設(shè)計包括：Bootload代碼的編寫、Linux操作系統(tǒng)的內(nèi)核生成和Linux下驅(qū)動程序和應(yīng)用程序的開發(fā)、文件系統(tǒng)的生成和配置以及用戶應(yīng)用程序4大塊。
數(shù)字視頻錄像機軟件開發(fā)的整體架構(gòu)如圖7所示。
2.1 系統(tǒng)啟動Bootloader程序設(shè)計編寫
Bootloader是系統(tǒng)啟動時執(zhí)行的第一個程序，其主要完成對硬件系統(tǒng)的初始化。具體包括：S3C2410的初始化、TVP5150功能配置、SAA7121功能配置、加載AT2042固件、以太網(wǎng)及串口初始化。由于在開機時要顯示開機畫面，故除在Bootloader中初始化相應(yīng)硬件資源外，還應(yīng)將開機畫面的圖片數(shù)據(jù)，傳送到AT2042SDRAM中。Bootloader整體流程圖如圖8所示。
顯示開機畫面，其主要通過AT2042的JPEG解碼功能來實現(xiàn)。首先配置AT2042的JPEG解碼功能，將要顯示圖像先以頭文件的形式添加到程序中，當(dāng)需要顯示時再將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給AT2042。
2.2 Linux系統(tǒng)的配置及設(shè)備驅(qū)動程序的編寫
本系統(tǒng)使用的是Linux2.4.18內(nèi)核，在內(nèi)核配置中需增加以下幾個內(nèi)容：由于本系統(tǒng)中要實現(xiàn)對視頻編碼數(shù)據(jù)的存儲，故要添加內(nèi)核配置中USB support選項中的USB Mass storage support；在調(diào)試時需要通過以太網(wǎng)來燒些程序，故內(nèi)核配置時需添加LAN91C111網(wǎng)卡驅(qū)動，方法為在NetWork device support選項下選擇SMC91111 support，同時內(nèi)核要支持各種文件系統(tǒng)，需在File system選項下進行相應(yīng)配置。
系設(shè)備驅(qū)動程序主要完成以下的功能：
AT2042設(shè)備驅(qū)動子模塊系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)內(nèi)核和上層應(yīng)用程序之間的接口，AT2042設(shè)備驅(qū)動子模塊是操作系統(tǒng)內(nèi)核和AT2042硬件設(shè)備之間的接口。操作系統(tǒng)內(nèi)核向AT2042設(shè)備驅(qū)動子模塊提供內(nèi)核API和其他的內(nèi)核支持。AT2042設(shè)備驅(qū)動子模塊為上層應(yīng)用程序屏蔽了AT2042硬件的細節(jié)，這樣在應(yīng)用程序看來，AT2042硬件設(shè)備只是一個設(shè)備文件，應(yīng)用程序可以像操作普通文件一樣對AT2042硬件設(shè)備進行操作。AT2042設(shè)備驅(qū)動子模塊作為系統(tǒng)內(nèi)核的一部分，主要完成對AT2042的初始化、編解碼數(shù)據(jù)的讀寫、以及編解碼功能參數(shù)的設(shè)置。包含的功能函數(shù)主要有模塊入口函數(shù)、設(shè)備操作函數(shù)集合和中斷服務(wù)程序等。
2.3 數(shù)字視頻錄像機應(yīng)用軟件的設(shè)計與實現(xiàn)
(1)界面顯示與菜單功能的設(shè)計與實現(xiàn)。界面和菜單的顯示是通過AT2042的OSD(on Screen Display)功能來實現(xiàn)的，AT2042共有3個顯示層面，分別為底層是背景層、中間是回放層，頂層是OSD層。
OSD層支持16色的調(diào)色板。由于AT2042自身沒有相應(yīng)的ROM存儲OSD所要顯示的圖片及文字數(shù)據(jù)，故在利用OSD功能來顯示圖片或文字時，首先要將需顯示的圖片或文字數(shù)據(jù)加載到AT2042的SDRAM中，然后調(diào)用顯示功能將圖片或文字顯示在OSD層上。
這個功能的實現(xiàn)過程中主要調(diào)用以下2個函數(shù)：
void at2042_load_font(uns8 * font_data，uns32font_data_size)該函數(shù)的主要功能是把要顯示的數(shù)據(jù)加載到AT2042的SDRAM中，同時設(shè)置顯示位置，即垂直、水平像素點的位置。
void osd_on_off(uns8 temp)該函數(shù)的功能是打開或關(guān)閉OSD模式。
(2)MPEG-4視頻編碼實現(xiàn)。該功能主要利用AT2042來實現(xiàn)。首先，配置相應(yīng)的編碼寄存器，例如編碼模式、編碼像素點、編碼幀率及設(shè)置編碼流格式(PES，PS，TS)等。本系統(tǒng)中采用MPEG-4模式、720X576、每秒25幀及生成PES流來對視頻數(shù)據(jù)進行編碼。
AT2042視頻編碼的流程如圖9所示。
實現(xiàn)這一功能主要通過對以下幾個函數(shù)的調(diào)用：
void set_encoder_parameter(uns16 hsize，uns16vsize，uns8 rate，uns8 mode)該函數(shù)用來設(shè)置編碼參數(shù)；
void video_encoder_start(uns8 mode)該函數(shù)用來啟動AT2042的編碼功能；
void video_encoder_stop(uns8 mode)該函數(shù)用來關(guān)閉AT2042的編碼功能；
void encoding_stream_read(uns8 * data，uns32 data_size)該函數(shù)實現(xiàn)將編碼數(shù)據(jù)從MuxFIFO中讀出。
(3)解碼功能實現(xiàn)。實現(xiàn)的具體流程如圖10所示。
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