基于NIOS II的video over ip設計

2.3 通過Video over ip 模塊的MPEG2-TS 流在以太網中的傳輸

任意的網絡數據進入網口之后，FPGA 中的Video over ip 模塊會按照MPEG2-TS 特征位以及整個幀的幾個標志位加以比較， 然后作判斷： 滿足MPEG-TS 數據的幀且類型字段中協議標志位不為17(17表示UDP)，模塊會將這個標志位改為17，然后從專門的數據通道進行傳輸。其他數據允許直接通過NiosII 處理器。

3 實際設計介紹

3.1 硬件部分

本設計基于Altera Cyclone 系列的FPGA，而NiosII 處理器則是內嵌在FPGA 中的一個片上可編程處理器(SOPC)。我們通過Altera 提供的集成開發環境QuartusII 中所帶的sopc_builder 從FPGA 中劃取資源來構建硬件。整個SOPC 系統硬件部分與MCU 系統如單片機、Arm等非常類似， 是一個32 位的嵌入式CPU，有內部指令集。這一點與FPGA 芯片本身差別非常大。此外FPGA 通過一個DP83848 的PHY芯片與網口插座相連，這樣網絡設備的MAC 層做到FPGA 或SOPC中。NoisII 系統的硬件結構如圖2 所示。

圖2 基于NiosII 的SOPC 系統硬件結構

3.2 軟件部分

圖3 控制外設所用到得webserver 在播放視頻時的穩定性測試

FPGA的程序可以通過Quartus 集成環境開發， 我們通過Verilog語言編寫，然后直接通過Quartus 編譯后即可下載運行。而NiosII 部分的軟件則要使用Altera 提供的另一個集成環境NiosEDS，并編寫嵌入式的C 語言來開發。之后再通過環境所帶的編譯器編譯下載運行。而Video over ip 模塊我們通過Verilog 語言編寫，然后打包成IP 核可以被sopc_builder 加載調用。此外還需要通過NiosEDS 自帶的niche_stack 網絡協議棧搭建一個嵌入式webserver。

4 檢測說明及小結

正如前文所說，webserver 基于HTTP 協議，該協議以TCP 協議為基礎。測試時我們將一臺電腦通過網線與實驗板的網口相連，并通過VLC 播放器對FPGA 不間斷播放MPEG2-TS 格式的視頻流，同時將NiosII 上的werbserver 開啟運行。如果沒有Video over ip 模塊，由于視頻數據的碼率較大，給webserver 造成極大的延遲，并很快崩潰。當我們開啟Video over ip 模塊之后，為保險起見，做了12 小時的連續不間斷視頻播放， 同時電腦通過不斷刷新web 頁面的方式不斷訪問
webserver，即以此方式檢查PC 機與webserver 連接的通斷。經測試，這12 小時間以及之后webserver 中的頁面始終可以正常訪問， 無異常情況。測試結果符合預期要求。測試過程如圖3 所示。