基于TMS320DM642网络摄像机的设计及实现

基于TMS320DM642网络摄像机的设计及实现

search

基于TMS320DM642网络摄像机的

设计及实现

谢红辉

（东北电力大学信息工程学院通信工程系，吉林　吉林　１３２０１２）

【摘　　要】现代社会急速向信息社会发展，而多媒体技术是信息化中主要的技术环节之一，它已渗透到各学科领域和国民经济的各个方面。网路摄像机作为多媒体的主要内容，得到广泛的研究和应用，同时也推动了Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网络，无线移动网络相关的通信技术的发展。数字信号处理器（ＤＳＰ芯片），作为快速和实时处理的最重要的载体之一，也得到了广泛的应用。ＩＳＯ／ＩＥＣ和ＩＴＵ推出的音视频编码方面的一系列标准，如Ｈ．２６１、Ｈ．２６３、Ｈ．２６４等，为视频通信提供了前提。论文将网络摄像机硬件系统及其实现技术作为课题的研究内容，介绍了基于ＴＭＳ３２０ＤＭ６４２ＳＤＳＰ网络摄像机的硬件实现方案。本硬件系统可广泛应用于数字监控系统、视频会议、可视电话等领域。【关键词】网络摄像机；Ｈ．２６４；ＴＭＳ３２０ＤＭ６４２；电路设计

【中图分类号】ＴＰ３９１．４１　　　　　【文献标识码】Ａ　　　　【文章编号】１００９－８０５４（２００９）　０７－０１１６－０６

Design and Implementation of TMS320DM642-based Network Camera

XIE Hong-hui

(Communication Engineering Dept., Information Engineering College,

Northeast Dianli University, Jilin Jinlin 132012, China)

【Abstract】Multimedia is the principal technology in informatization, Network camera, as the main content of themulti-media technology, is deeply studied and widely applied, and thus promotes the development of the Internet andwireless mobile communication technologies. DSP, as the carrier of high-speed and real-time processing, also achieveswide-spread application. A series of audio-video coding standards put out by ISO/IEC and ITU, such as H.261, H.263and H.264, have provided guarantees for video communication. This paper describes the studies on the network-camera hardware system and its implementation scheme of TMS320DM642SDSP-based network camera. This hard-ware system may be widely applicable to digital monitoring system, video conference, videophone and other domains.【Keywords】network camera; H.264; TMS320DM642; circuit design

的网络进行ＩＰ传输已成为当今的一大热点。在技术实现方

０　　引言

随着网络技术和多媒体技术的广泛应用，数字网络视频得到了飞速发展。在网络视频会议和网络监控领域中，将传统的模拟视频信号转换成数字视频信号并且借助于现有

式上，通常采用网络摄像机来实现。

（１）　网络摄像机的设计方案。网络摄像机的解决方案有多种选择，但市场上主流产品一般选择两种方案：一是采用ＣＰＵ＋ＡＳＩＣ，二是采用双ＣＰＵ结构，即一个嵌入式ＣＰＵ和一个专用信号处理芯片ＤＳＰ，使用的视频处理算法基本上是Ｈ．２６４的标准。本文选择的是方案二，介绍了一种基于ＴＭＳ３２０ＤＭ６４２　ＤＳＰ的网络摄像机设计方案。硬件原理

如图１所示。基于ＴＭＳ３２０ＤＭ６４２　ＤＳＰ的网络摄像机硬件设计大体分为６个部分，分别为视频采集电路、音频输入

／

基于TMS320DM642网络摄像机的设计及实现

Acade输出电路、以太网接口电路、存储器扩展电路、ＣＰＬＤ电路、电源电路等［１］。

要的理论意义和应用价值。但是视频信号所包含的信息量大，在传送时需要较高的网络带宽。所以对视频数据的压缩势在必行，视频压缩编码技术显得尤为重要。

（２）　视频压缩编码的目标。视频信号由于信息量大，传输的网络带宽要求高，在传送之前要先进行压缩编码，然后在网络上传送，以便节省传送的带宽和存储空间。在实现视频压缩编码时有两个要求：必须压缩在一定的带宽内，即具有足够压缩比的功能；视频信号压缩之后，经恢复应保持一定的视频质量。

（３）　视频压缩编码的基本原理。

图１　　网络摄像机硬件原理

（２）　嵌入式处理器ＴＭＳ３２０ＤＭ６４２简介。ＴＩ公司的ＴＭＳ３２０ＤＭ６４２是一款专门面向多媒体应用的专用高性能定点ＤＳＰ芯片［１］，它在Ｃ６４ｘ的基础上，增加了很多外围设备和接口，非常适合用于音视频的实时处理，该芯片具有如下特点：

—具有５００／６００／７２０　ＭＨｚ三种时钟频率，最大处理能力分别为４０００／４８００／５７６０　ＭＩＰＳ，一个周期能够执行８条３２位指令。

—先进的超长指令字结构（ＶＬＩＷ）：指令获取、分配、执行和数据存储需要多级流水线完成；ＶＬＩＷ取包固定，每个包的长度为２５６位；　ＶＬＩＷ还具有类ＲＩＳＣ结构，具有良好的编译性能。

—采用二级缓存结构，一级Ｃａｃｈｅ为３２　ＫＢ，二级缓存为２５６　ＫＢ；具有６４位外接存储器接口（ＥＭＩＦ），提供与ＳＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＳＤＲＡＭ、ＦＬＡＳＨ等存储器的无缝接口。

—集成了３个可配置的音视频端口（ＶＰ０－ＶＰ２），当配置为输入端口时，每个ＶＰ口可以输入两路视频信号，或者ＶＰ０、ＶＰ１的高位组合作为音频的ＭｓＡＳＰ输入输出端口，低位为一路视频输入端口。当配置为输出端口时，每个ＶＰ０口可以输出一路视频信号。

—３２位／１６位ＨＰＩ，３２位６６　ＭＨｚ　ＰＣＩ，１０／１００Ｍｂ／ｓ的以太网ＥＭＡＣ复用接口［１］。

—预测编码。预测编码是最简单和实用的视频压缩编码方法，编码和传输的不是像素采样值本身，而是这个采样值的预测值与其实际值之间的差值，可分为帧内预测编码和帧间预测编码［５］。

—变换编码。变换编码的方法有很多，如Ｋ－Ｌ变换、离散余弦变换（ＤＣＴ）等。其中Ｋ－Ｌ变换后的各系数相关性小，能量集中，舍弃低值系数所造成的误差最小，性能以其最为理想，但Ｋ－Ｌ存在计算复杂、速度慢的缺点。而离散余弦变换（ＤＣＴ）与Ｋ－Ｌ变换性能最接近，目前几种图像压缩编码的国际标准如ＪＰＥＧ、Ｈ．２６１标准、Ｈ．２６４标准、ＭＰＥＧ－１、ＭＰＥＧ－２都用ＤＣＴ编码方法，它具有快速算法、易于硬件实现、编码性能好的特点，得到了广泛的应用［２］。

—熵编码。根据信源符号出现概率的分布特性而进行的压缩编码称为熵编码［５］。其目的在于信源符号和码字之间有明确的一一对应关系，以便在恢复时能准确地再现原信号，同时要使平均码长或码率尽量小。熵编码是一种无损数据压缩的技术，常见的有哈夫曼编码和算术编码。１．２　Ｈ．２６４视频压缩编码标准

Ｈ．２６４标准ＩＴＵ－Ｔ和ＩＳＯ／ＩＥＣ联合制定的最新视频编码标准，目标是提出一种更高性能的视频编码标准，在编码效率及有效地适应各种网络和应用的灵活性方面，都体现了视频编码的许多技术优势，着重解决压缩的高效率和传输的可靠性。

（１）　Ｈ．２６４编解码器结构。Ｈ．２６４编码器采用的是变换和预测的混合编码法，包括两个数据流处理路径，分别是

１　　Ｈ．２６４视频压缩编码原理

１．１　视频压缩编码的基本问题

（１）　视频压缩编码的可能性。在人 …… 此处隐藏：7681字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……