基于嵌入式系统的视频监控系统高速压缩技术

基于嵌入式系统的视频监控系统高速压缩技术

0mpeg4技术随着网络技术的发展，网络视频监控系统变得越来越受到重视，尤其是在mpeg4技术出现之后。由于MPEG4对传输速率要求较低,一般在4.8～64kbit/s之间,分辨率为176×144左右,因此MPEG4技术完全可以充分地利用网络带宽,通过帧重建技术压缩和传输数据,以最少的数据量获得最佳的图像质量。尽管MPEG4技术一开始并不是专为视频监控压缩领域而开发的,但它高清晰度的视频压缩,在实时多媒体监控上,其存储量、传输速率、清晰度等都具有更大的优势。韩国INTiME司推出可支持MPEG4标准编码方案的集成电路芯片IME6400后,引发人们开始研究利用该集成电路来提升监控系统的速度和性能。本文结合IME6400在嵌入式系统下的应用,对该芯片进行了简要介绍。1ime6400电路设计IME6400是一款采用240脚PQFP封装的多通道数字音、视频编码系统级芯片,该芯片可以支持MPEG4/2/1视频压缩编码标准,同时支持I、P和B帧压缩;其图像大小可以编程设定,最大尺寸可达2048×2048;码率可以支持固定和可变码率压缩,并且支持动态检测。为了方便数据处理,IME6400具有一个内部32位RISC接口,可以实现操作特性的配置。同时IME6400还有一个标准的PCI外部接口,可以方便和其他系统的连接。IME6400逻辑结构如图一所示。(1)SDRAM引脚IME6400中的SDRAM接口支持32bit同步DRAM总线接口。根据不同的需要可选用4Mbits到64Mbits不同大小的SDRAM。当需支持高分辨率、MPEG4编码时,其最小的SDRAM大小应为32Mbits。(2)视频信号引脚IME6400芯片可对CCIR-601接口的数字视频信号进行编码。对于从摄像头或者播放设备来的模拟视频信号,则需要先进行A/D采样,以将其变成所需要的信号格式。(3)静态内存引脚由于IME6400是基于一个CPU的内核,所以上电初始化必须从ROM启动。IME6400的启动有两种方式:一种是通过内部ROM,另一种是通过静态内存接口外接ROM来引导。推荐使用外接ROM来引导IME6400的初始化。(4)IIC接口引脚IME6400可以作为IIC的主设备来对视频A/D芯片的内部寄存器进行配置,以管理视频A/D芯片。(5)外部HOST接口引脚外部HOST接口模式选择端由MODE[1:0]来选择,具体选择方式如下:00PLX9050/9080同步BURST模式1;01MPC850/860同步BURST模式2;10CYPRESSEZ-USB异步SINGLE模式;11INTELMCU。2视频数字编码模块视频采集芯片采用Philips公司的SAA7114视频AD芯片。这是一款带有梳状滤波器和scaler的主流视频解码器,价格便宜,使用广泛,并且具有良好的性能和图像质量。CCIR-601标准的信号设定输出数据色彩格式为4:2:2,输入模拟视频采用S-Video端子的PAL格式视频信号,分辨率为720×576,每秒25帧。SAA7114的Iport提供类CCIR-656的数字视频信号,可以通过配置其寄存器实现输出。MPEG4硬件编码芯片采用INTIME公司的IME6400。IME6400是一款4通道MPEG4数字声像压缩芯片,它们是现有的MPEG4硬件编码芯片中的主流芯片之一,并具有价格低、实时性好的特点。同SAA7114一致,一帧图像分辨率设置为720×576,输入数据色彩格式为4:2:2。IME6400具有符合工业标准的视频数字编码器无缝接口,16位的复合主机接口,分别用来与视频采集芯片和微控制器芯片通信。CPU采用Motorola公司推出的MPC850,网络控制芯片采用CS8900芯片,它是CirrusLogic公司生产的一种局域网处理芯片,它的封装是100-pinTQFP,内部集成了在片RAM.10BASE-T收发滤波器,并且提供8位和16位两种接口。CS8900与ARM按照8位方式连接,网卡芯片复位后默认工作方式为I/O连接。系统总体结构如图二所示。3接口设计3.1视频数据输出SAA7114的A1模拟输入口与模拟摄像头输出端连接,向IME6400传送模拟视频信号,SAA7114与IME6400接口电路如图三所示。SAA7114对模拟视频信号采样处理后得到的数字视频信号按1/2行输出,锁定时钟ICLK从IPP[7:0]和HPP[7:0]引脚送到IME6400,数据在ICLK上升沿时有效。IME6400在pclk引脚接收的像素点输入时钟信号ICLK的上升沿抓取VD端口数据,如图三所示。奇偶场识别信号IGP0与奇、偶场指示信号field引脚连接,高电平指示奇场,低电平指示偶场。vsync为垂直同步信号,它的活动极性是可以编程设定的,默认为高有效。hsync为水平同步信号,高有效。dvalid为视频信号有效指示端,当其为低时,表示视频数据无效;而当其为高时,表示输入视频数据有效。3.2ime6400与mpc650的接口设计HOST接口时钟可以由FRD来提供,其值则由USEOCK=1的值来决定。这个27MHz的时钟源可由主控板提供。IME6400与MPC850的接口如图四所示。MPC850从HOST接口读取压缩数据,采用Burst方式,IME6400的NFULL信号直接输入到MPC850的IRQ。Burst可编程设定,并且只是用在读取压缩数据时,最大的Burst长度为256个字节,即一次操作可以读取256个字节。