嵌入式视频监控系统在IPv6环境下的应用分析

【Word版本下载可任意编辑】嵌入式视频监控系统在IPv6环境下的应用分析国内外市场上主要推出的是数字控制的模拟视频监控和数字视频监控两类产品.前者的技术发展已经非常成熟，产品性能稳定，在实际工程中得到了广泛应用。后者是新近崛起的以计算机技术及图像视频压缩技术为的新型视频监控系统，该系统在解决模拟视频监控系统的部分弊端的根底上迅速崛起。在互联网的普遍推广和网络带宽逐渐提高的背景下，视频监控技术飞速发展，出现了集多媒体技术、网络通信技术、嵌入式技术于一体的嵌入式网络视频监控系统。

目前国内嵌入式视频监控系统的研究有了很大的发展，但是国内对嵌入式无线视频监控系统的研究还比较少。嵌入式视频监视系统的实现方式一般有两种：ARM+通用DSP和ARM+专用视频处理芯片.考虑到基于DSP的解决方案成本太高、开发难度大等特点，本文采用了成本低、开发周期短的第二种方案。

1系统构造设计

本系统的主要芯片之间通过I2C总线相连接，这样设计不仅方便各主要芯片之间的通信。SAA7113H采集AV端子（CompositeVideo）的视频信号处理成ITU656格式的数据送到GO7007SB，MSM7716采集来自麦克风的音频信号处理成PCM格式数据送到GO7007SB，GO7007SB将采集到的音视频数据开展压缩，压缩后的数据流经过HPI（HostParallelInterface）接口传输到ARM微处理器S3C2410，S3C2410将压缩数据发送给以太网接口运用IPv6协议传输到网络。系统的构造图如图1所示。

2视频采集模块设计

视频采集由SAA7113完成。SAA7113是Philips公司生产的视频捕获芯片，该芯片主要完成模拟视频信号的数字采样，将模拟彩色视频信号转换成符合ITU656标准输出格式的数字视频信号，前端输入的视频信号可以是PAL制式、NTSC制式或者SECAM制式。它不仅能够实现输入信号的幅度钳位和静态、动态增益自动调整，而且还包含一个可编程的亮度、比照度、饱和度和色度控制器，可实时地调整采集到的数字图像参数。片外只需提供一个24.576MHz的晶振，片内时钟发生器自动产生内部电路所需的工作频率。SAA7113在GO7007SB的I2C总线时序的控制下，将采集到的ITU656YUV4:2:2格式的数字图像数据通过视频输入接口传送到GO7007SB。该接口是一个10位的并行输入接口，接口时钟由像素时钟（PCLK）提供。当视频源是8位时，应该连接到10位PDATA总线的高8位上，此时，低2位可以连接到高电平或低电平。的PCLK时钟频率为27MHz。本设计中的模拟视频输入端提供了两种输入接口，即复合视频信号接口和S端子视频信号输入接口，以适应不同视频输入场合的需要。

SAA7113H输出的同步信号包括LLC、RTS0、RTS1。LLC是行锁定系统时钟输出，与PCLK相连，取PCLK的值，即27MHz，用来同步数据采集，使得1个LLC周期输出1bit的图像数据。在图像数据有效时，其上升沿反相后作为帧存储器的WE#信号。RTS0、RTS1的功能是通过编程设置SAA7113H功能存放器确定的。RTS0被设置为水平输出与HREF连接的参考信号（行有效信号）。RTS0高电平时表示采集一行有效像素，低电平时表示场消隐信号。RTS1被设置为垂直输出参考信号和奇偶场信号，与VREF连接。RTS1高电平时表示采集奇场图像所需要的有效数据，在RTS1上升沿时，开始采集奇场图像数据，同时它也被用来作为帧图像开始的信号；RTS1低电平时表示采集偶场中所需要的图像数据，在RTS1下降沿时，开始采集偶场图像数据。

3音频采集模块设计

音频信号采集利用PCM1800完成。PCM1800是TI公司所属的BURR-BROWN公司生产的立体声音频采集芯片，用＋5V电源供电，信噪比为95dB，动态范围为95dB，其内部嵌有高通滤波器，具有PCM音频接口和4种数据格式，分为主控和受控两种模式，采样精度可达20bit，支持的采样频率有32KHz、44.1KHz和48KHz，还支持多种数据串行输出模式，包括I2S串行总线模式。本设计中将PCM1800设置为从模式，即其系统时钟由GO7007SB的音频系统时钟输出SYSCLK提供。若将PCM1800的FMTO和FMT1两脚接低电平，可设置其输出数据为20位的I2S格式。

该芯片主要完成立体声的音频信号的采样，将模拟立体声音频信号转换成标准的符合I2S总线标准格式的数字音频信号，数字音频信号再从音频输入接口输入到GO7007SB。GO7007SB支持ADPCM编码，允许1：4音频压缩，为A/V同步产生音频采样计数和音频标签。音频数据输入字长范围为16位～24位，但仅高16位被采样并从USB或HPI接口输出。

4音视频压缩模块设计

GO7007SB是单片多式视频压缩芯片，它使用复合算法将原视频数据缓冲并压缩成视频流，输出视频流形式为MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4或H.263。

时钟系统视为带有适用低电平的MPLL_BP和UPLL_BP引脚的内部PLL模式设计。主时钟由芯片振荡器和PLL产生。MCLK频率是96MHz。在这种情况下，MXI和MXO之间需要一个外部R-C-Crystaltank，如图3所示。

MT48LC2M32B2是64MBSDRAM（512K×32×4backs），被用作外部数据缓冲器。为了改良SDRAM的时钟定时功能，GO7007SB为SDRAM提供SDRAM信号以及时钟信号。该时钟被设计为SDRAM_CLK.。SDRAM_CLK引脚驱动SDRAM装置并为SDRAM_CLK_LB引脚提供反应。在读取周期中，反应时钟获得SDRAM数据。无需任何复杂的PCB设计SDRAM数据可以符合96MHz的设计时间。SDRAM时钟的设计如图4所示。

2KBEEPROM用于存储装置的启动设置，由I2C控制器开展控制。所以用户可以将定制的描述符ID、接口和端点设置存储在芯片上。另外，它还能存储定制内部存放设置、启动码以及自动固件。

音频接口在主机模式下运作，一个简单的时钟生成器通过MXAUD参照主时钟24.576MHz生成样本速率，而位时钟与合成信号也通过MXAUD生成。

HPI接口用于连接微处理器，运行启动，控制数据，而压缩流也通过HPI接口。如果发生不可逆转的错误，XRISC或微处理器可以冻结前端模块并启动调试模式。然后外部主机就可以运用调试模式进入GO7007SB内部。

HPI接口被设计为异步模式，异步模式也是缺省的模式，可通过HPI_SYNC引脚以及以启动EEPROM设置的16位数据总线开展设置。

5网络传输模块设计

AX88796的CPU两个输入引脚用来设置与不同CPU总线连接时AX88796的工作模式，本系统设其为X86模式，即CPU0接3.3V电压，CPU1接地。由ARM的4个GPIO口引脚分别与AX88796的CS#、WR#、RD#和BHE#相连，完成对AX88796的控制功能。AX88796的地址总线SA和数据总线SD分别与CPU的地址/数据总线相连。

需要特别注意的一个引脚是PLL电源引脚（78脚），按照手册上说这个引脚必须要与其他的电源隔离，本设计一开始使用一个磁珠隔离，结果在后面调试时ping通率很小，使用10μH的电感再加一个104电容接地的方式后，大数据包完全可以ping通。

编写IPv6视频组播发送和接收函数部分，以供视频监视终端和客户端上位机应用程序调用。在编写函数时，可参照视频传输流的IPv4组播发送和接收，并且可以添加传输数据的加密解密模块。IPv6组播发送的真正实现是IPv6_multicast_send（）函数，它主要是通过调用3个子函数：JoinMulticast（参加组播组）、LeaveMulticast（离开组播组）和Send（发送数据）来实现的。组播数据的接收是由IPv6_multicast_rev（）函数实现的，接收到的数据存放在缓冲区中，等待进一步处理。在IPv6_multicast_rev（）函数中，创立一个接收网络数据Socket并将其参加到指定的组播组中，开始接收组播数据。

通过接收组播数据函数Intrevdata（char*buffer，intlen）接收组播数据，并将接收到的视频数据存放在数据缓冲区中，提取视频数据***，判定如果是一帧数据中的一帧，则对此帧开展解压处理并显示出来。

6ARM与GO7007之间的通信设计

S3C2410和GO7