基于POWERPC823嵌入式视频网络接入系统研究

1、基于powerpc823嵌入式视频网络接入系统研究世界已经进入了internet时代，系统接入internet已成为网络接入重要的基础信息设施。嵌入式的网络接人设备系统广泛应用在工业的控制系统中、交通监控系统、银行证券操作与平安监控、智能仪器、安防系统、智能家电和信息家电等领域，我们将嵌入式设备与视频的结合称为嵌入式的视频接入设备。本文介绍了视频网络接入终端的开发办法。视频网络接人终端可将经h261或mpegl压缩后的视频信号挺直以多播的方式送上局域网(10m100m以太网)。每台视频网络接人设备都具有自立的ip地址，可单独作为视频服务器向局域网上多播视频数据，客户端可通过加入不同的多播组接收

2、来自不同的视频网络接人设备的视频数据。特权用户可通过网络控制各视频网络接人设备以及其下挂的视频切换箱、云台控制器并终于控制云台的动作。2 嵌入式视频网络接入终端的系统硬件部分21 嵌入式视频网络接入终端硬件基本要求为完成该设计目标，该硬件平台应具有以下功能特点：(1)处理器处理能力较强、接口丰盛。因为tcpip的协议将占用大量的系统资源，各种通信协议对计算机的存储器、运算器的速度要求比较高。(2)处理器结构应该支持虚拟存储器，以便于移植操作系统。(3)必需提供以太网接口，视频信号输入接口(该部分可参考现有的图像卡)以及控制接口。为实现多播，必需有网络功能强大的操作系统。(4)必需提供控制接口，

3、可对云台控制器等设备举行控制。按照以上要求，处理器选用motorola的powerpc823。他内部集成了微处理器和常用外围组件，提供了更高的性价比。22 mpc823的功能详述mpc823微处理器是一个mpc821内核多用途的通用芯片，他内部集成了微处理器和常用外围组件，可用于各种控制领域。mpc823集成了嵌入式powerpc核和一个为通信用法的特地的risc的通信处理器模块(cpm)，因为cpm分担了嵌入式powerpc核的外围工作任务，这种双处理器体系结构比传统体系结构的处理器具有更高的效率，硬件原理1所示。图1中，视频接口(video interface)完成输入的e1或422视频数

4、据流的解帧、串并转换、缓冲然后送到系统上供mpc823读取。mpc823内集成了符合ieee8023标准的通信控制器，外接以太网(ethernet transceiver)即可完成以太网所有通信子网层功能。网络层和传输层功能由操作系统来完成。操作系统及应用程序都存储在flash中，并在dram中运行。串口(rs232control interface)完成同其他设备通信、控制功能。电源(power supply)为囫囵设备供电。经过我们实践证实，此计划的性能价格比较高，外围简捷，符合进展潮流soc(system on chip)。3 视频网络接入终端软件部分31 嵌入式视频网络接入终端软件平台

5、接人设备软件包括应用软件和系统软件，因为cpu的功能强大，系统资源的极其丰盛，非常需要一个功能强大的操作系统来管理系统资源；操作的牢靠性提高。嵌入式linux因为代码开放性以及强大的网络功能，在中低端的嵌入式网络设备中应用起来。在移植的linux源代码，按照目标举行半剪裁定制，以适合目标系统，尽量少占用内存。操作系统定制后，将其衔接到目标的应用程序上，成为应用程序的一部分。并对低级系统的初始化文件举行修改，使之符合目标版的需要。 因为视频网络接人终端需要采纳组播方式传数据上网，需要一个网络功能比较强大和完美的操作系统。目前用于嵌入式设备的有许多操作系统，如商业操作系统psos，vxworks，

6、wince等，免费操作系统如linux，ucos，ecos等。商业操作系统当然功能强大，但是同时价格十分昂贵，而且比较复杂；免费操作系统中，ucos较为容易，但是他惟独一个核心，如要加上网络功能，还需要另外购买协议栈；ecos功能比较全，实时性也很好，但是其网络部分不够完美，目前还不支持组播；linux是一个网络操作系统，稳定而强大，而且源代码彻低藏匿。综上所述，终于挑选了linux作为我们的嵌入式操作系统。32 嵌入式的视频网络接入终端软件的基本结构视频网络接人终端软件分为2部分，即应用软件的编制和系统软件的编制，包括编写底层的软件设备的驱动程序和linux网络编程和系统的测试程序。与在pc

7、环境下开发大体类似，因此初期开发工作在pc机上举行模拟，硬件平台成型之后，我们把程序移植到接人设备上。4 接入部分的设计41 mpegl视频接入部分mpegl编码板提供的是8b的并行数据总线以及写信号，因为编码板上接口处理器mcs51和系统的主处理器mpc823都是主动工作方式，不能挺直互连，必需经过fifo来协调，同时，fifo在这里也起到缓冲视频数据的作用。采纳公司的idt7204或cypress公司的cy7c433(4k深，9 b并行异步fifo)。为了隔离视频、音频、以及其他外围电路对总线的影响，还需要用总线缓冲器。考虑到电路的其他部分都用到了ti公司的lx245八位双向总线收发器，为

8、了节约成本、削减芯片选购种类，这里我们也用该芯片来替代。这部分电路的工作过程是：编码板将8b并行的压缩视频数据不断地写入fifo，当fifo达到半满，产生中断，通过系统的中断信号线irql传给主处理器，再由相应的视频接人驱动程序去读取。这部分电路不仅能接人mpegl视频数据，任何8b宽的数据都可以接人。所以在今后开发其他编码方式时，只要接口相同，这部分电路和驱动程序不需要做任何改动，保持了向后的兼容性。结构图如2所示。42 音频编解码部分音频编解码采纳motorola公司的mcl45567芯片，该芯片提供双向模拟音频接口，能够按照itu-t的g71l描述的算法提供标准的a律pcm音频编解码，其

9、音频速率为64kbs。考虑到成本和体积，在音频输入输出接口处没有提供功率。因此，在工程应用中必需在音频播放端加外置功放。43 音频数据控制、处理部分音频数据控制、处理在(公司的max3064actl00-10)中实现，该部分主要有4部分：(1)时钟部分将外部输入的2048mhz的时钟信号分出2个64k时隙，其中一个时隙用于音频输入，另一个用于音频输出。(2)上行音频部分将经mcl45567编码的串行音频数据转换成8b宽的并行数据并写入音频上行fifo。(3)下行音频部分将音频下行fifo中的8b宽的并行音频数据读入，转换成串行信号并在相应的时隙内写入mcl45567。 (4)总线控制部分提供总

10、线控制信号线的规律转换。44 音频总线接口部分音频总线接口包括音频上行fifo、音频下行fifo和总线收发器3部分。音频上下行fifo采纳cypress公司的cy7c421(9 b宽，512 b深异步fifo)。总线收发器采纳ti公司的lx245八位双向总线收发器。总线接口为中断触发的读写工作模式。由系统的片选6(cs6)来选中音频接口，rdwr控制数据的传输方向，oe、we协作cs6对相应的fifo举行读写。囫囵工作过程是这样的：当上行fifo被cpld写至半满时，产生中断，通过中断信号线irq2传给系统，通知驱动程序将数据读走；当下行fifo的数据被cpld读至半空时，也产生中断，通过中断信号线irq7传给系统，通知驱动程序将下一块音频数据写入下行fifo。全部以上这些控制信号线的规律组合都是在cpl