基于嵌入式系統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)高速壓縮技術(shù)

基于嵌入式系統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)高速壓縮技術(shù)

0mpeg4技術(shù)隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)變得越來越受到重視，尤其是在mpeg4技術(shù)出現(xiàn)之后。由于MPEG4對傳輸速率要求較低,一般在4.8～64kbit/s之間,分辨率為176×144左右,因此MPEG4技術(shù)完全可以充分地利用網(wǎng)絡(luò)帶寬,通過幀重建技術(shù)壓縮和傳輸數(shù)據(jù),以最少的數(shù)據(jù)量獲得最佳的圖像質(zhì)量。盡管MPEG4技術(shù)一開始并不是專為視頻監(jiān)控壓縮領(lǐng)域而開發(fā)的,但它高清晰度的視頻壓縮,在實時多媒體監(jiān)控上,其存儲量、傳輸速率、清晰度等都具有更大的優(yōu)勢。韓國INTiME司推出可支持MPEG4標準編碼方案的集成電路芯片IME6400后,引發(fā)人們開始研究利用該集成電路來提升監(jiān)控系統(tǒng)的速度和性能。本文結(jié)合IME6400在嵌入式系統(tǒng)下的應(yīng)用,對該芯片進行了簡要介紹。1ime6400電路設(shè)計IME6400是一款采用240腳PQFP封裝的多通道數(shù)字音、視頻編碼系統(tǒng)級芯片,該芯片可以支持MPEG4/2/1視頻壓縮編碼標準,同時支持I、P和B幀壓縮;其圖像大小可以編程設(shè)定,最大尺寸可達2048×2048;碼率可以支持固定和可變碼率壓縮,并且支持動態(tài)檢測。為了方便數(shù)據(jù)處理,IME6400具有一個內(nèi)部32位RISC接口,可以實現(xiàn)操作特性的配置。同時IME6400還有一個標準的PCI外部接口,可以方便和其他系統(tǒng)的連接。IME6400邏輯結(jié)構(gòu)如圖一所示。(1)SDRAM引腳IME6400中的SDRAM接口支持32bit同步DRAM總線接口。根據(jù)不同的需要可選用4Mbits到64Mbits不同大小的SDRAM。當需支持高分辨率、MPEG4編碼時,其最小的SDRAM大小應(yīng)為32Mbits。(2)視頻信號引腳IME6400芯片可對CCIR-601接口的數(shù)字視頻信號進行編碼。對于從攝像頭或者播放設(shè)備來的模擬視頻信號,則需要先進行A/D采樣,以將其變成所需要的信號格式。(3)靜態(tài)內(nèi)存引腳由于IME6400是基于一個CPU的內(nèi)核,所以上電初始化必須從ROM啟動。IME6400的啟動有兩種方式:一種是通過內(nèi)部ROM,另一種是通過靜態(tài)內(nèi)存接口外接ROM來引導。推薦使用外接ROM來引導IME6400的初始化。(4)IIC接口引腳IME6400可以作為IIC的主設(shè)備來對視頻A/D芯片的內(nèi)部寄存器進行配置,以管理視頻A/D芯片。(5)外部HOST接口引腳外部HOST接口模式選擇端由MODE[1:0]來選擇,具體選擇方式如下:00PLX9050/9080同步BURST模式1;01MPC850/860同步BURST模式2;10CYPRESSEZ-USB異步SINGLE模式;11INTELMCU。2視頻數(shù)字編碼模塊視頻采集芯片采用Philips公司的SAA7114視頻AD芯片。這是一款帶有梳狀濾波器和scaler的主流視頻解碼器,價格便宜,使用廣泛,并且具有良好的性能和圖像質(zhì)量。CCIR-601標準的信號設(shè)定輸出數(shù)據(jù)色彩格式為4:2:2,輸入模擬視頻采用S-Video端子的PAL格式視頻信號,分辨率為720×576,每秒25幀。SAA7114的Iport提供類CCIR-656的數(shù)字視頻信號,可以通過配置其寄存器實現(xiàn)輸出。MPEG4硬件編碼芯片采用INTIME公司的IME6400。IME6400是一款4通道MPEG4數(shù)字聲像壓縮芯片,它們是現(xiàn)有的MPEG4硬件編碼芯片中的主流芯片之一,并具有價格低、實時性好的特點。同SAA7114一致,一幀圖像分辨率設(shè)置為720×576,輸入數(shù)據(jù)色彩格式為4:2:2。IME6400具有符合工業(yè)標準的視頻數(shù)字編碼器無縫接口,16位的復合主機接口,分別用來與視頻采集芯片和微控制器芯片通信。CPU采用Motorola公司推出的MPC850,網(wǎng)絡(luò)控制芯片采用CS8900芯片,它是CirrusLogic公司生產(chǎn)的一種局域網(wǎng)處理芯片,它的封裝是100-pinTQFP,內(nèi)部集成了在片RAM.10BASE-T收發(fā)濾波器,并且提供8位和16位兩種接口。CS8900與ARM按照8位方式連接,網(wǎng)卡芯片復位后默認工作方式為I/O連接。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖二所示。3接口設(shè)計3.1視頻數(shù)據(jù)輸出SAA7114的A1模擬輸入口與模擬攝像頭輸出端連接,向IME6400傳送模擬視頻信號,SAA7114與IME6400接口電路如圖三所示。SAA7114對模擬視頻信號采樣處理后得到的數(shù)字視頻信號按1/2行輸出,鎖定時鐘ICLK從IPP[7:0]和HPP[7:0]引腳送到IME6400,數(shù)據(jù)在ICLK上升沿時有效。IME6400在pclk引腳接收的像素點輸入時鐘信號ICLK的上升沿抓取VD端口數(shù)據(jù),如圖三所示。奇偶場識別信號IGP0與奇、偶場指示信號field引腳連接,高電平指示奇場,低電平指示偶場。vsync為垂直同步信號,它的活動極性是可以編程設(shè)定的,默認為高有效。hsync為水平同步信號,高有效。dvalid為視頻信號有效指示端,當其為低時,表示視頻數(shù)據(jù)無效;而當其為高時,表示輸入視頻數(shù)據(jù)有效。3.2ime6400與mpc650的接口設(shè)計HOST接口時鐘可以由FRD來提供,其值則由USEOCK=1的值來決定。這個27MHz的時鐘源可由主控板提供。IME6400與MPC850的接口如圖四所示。MPC850從HOST接口讀取壓縮數(shù)據(jù),采用Burst方式,IME6400的NFULL信號直接輸入到MPC850的IRQ。Burst可編程設(shè)定,并且只是用在讀取壓縮數(shù)據(jù)時,最大的Burst長度為256個字節(jié),即一次操作可以讀取256個字節(jié)。