徐磊

黑龍江電信國(guó)脈工程股份有限公司

基于DM642的嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的設(shè)計(jì)

徐磊

黑龍江電信國(guó)脈工程股份有限公司

為完善多媒體數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，基于DM642的嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器應(yīng)運(yùn)而生。本文首先介紹了網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的概念，闡述了機(jī)型小、簡(jiǎn)便性、中心控制、可擴(kuò)展性等特點(diǎn)以及方便性安裝及維護(hù)、使用方便、智能性、衰減小、穩(wěn)定可靠、無(wú)線傳輸?shù)葍?yōu)勢(shì)。此外，還介紹了DM642的嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的設(shè)計(jì)中的硬件設(shè)計(jì)及軟件設(shè)計(jì)。為視頻圖像的壓縮編碼帶來(lái)新的突破，達(dá)到監(jiān)控系統(tǒng)視頻圖像的相關(guān)要求。嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器介于其較高的可靠性、組網(wǎng)方便的優(yōu)點(diǎn)使用率持續(xù)上升，但由于開(kāi)發(fā)時(shí)間段，仍需對(duì)產(chǎn)品性能不斷優(yōu)化。

DM642；嵌入式；網(wǎng)絡(luò)視頻

引言：

隨著遠(yuǎn)程監(jiān)控需求的逐步增長(zhǎng)，嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器介于其對(duì)視頻圖像的壓縮編碼效果良好，并且滿足監(jiān)控系統(tǒng)視頻圖像的實(shí)時(shí)性需求，且可靠性高等優(yōu)點(diǎn)逐步與用戶們的生活密不可分。目前市場(chǎng)上視頻服務(wù)器的解決方案多種多樣，下面簡(jiǎn)單介紹兩種方案：一、CPU+ASIC。以ARM為核的CPU搭建專用媒體處理芯片，雖開(kāi)發(fā)時(shí)間短等優(yōu)勢(shì)，但靈活性差，不易更改。二、面向媒體處理的抓用DSP。盡管開(kāi)發(fā)利用的周期尚短，但利用該設(shè)備可以對(duì)產(chǎn)品不斷的進(jìn)行改進(jìn)，提高產(chǎn)品性能，并降低生產(chǎn)成本，所以本文主要使用第二種方案。

1 網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的概念及特點(diǎn)

網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器（DVS,Digitalvideoserver)，又叫數(shù)字視頻編碼器，是一種是一種壓縮、處理音視頻數(shù)據(jù)的專業(yè)網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備。下面就來(lái)看看視頻服務(wù)器的四大基本特點(diǎn)：

（1）機(jī)型小

較之過(guò)去硬盤(pán)錄像機(jī)較大的視頻輸入，網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器一般只需要1-4路模擬視頻輸出。此外，網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器不隨機(jī)配置硬盤(pán)，把相關(guān)存儲(chǔ)設(shè)備保存于監(jiān)控中心，這樣更適合圖像資料的保護(hù)與存儲(chǔ)，確保安全性的同時(shí)節(jié)省大量空間。

（2）簡(jiǎn)單方便

通過(guò)網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器僅借助于一根5類網(wǎng)絡(luò)線纜，即可通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)把圖像傳輸給監(jiān)控中心，若視頻服務(wù)器內(nèi)部裝有WIFI組件，便可采用無(wú)線局域網(wǎng)直接傳輸，操作簡(jiǎn)單方便。

（3）中心控制

操作人員借助一臺(tái)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器，配備一套控制管理應(yīng)用軟件即可操作整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)。只需打開(kāi)一臺(tái)已聯(lián)網(wǎng)電腦的客戶端程序，輸入指定的服務(wù)器IP地址，即可達(dá)到全面遠(yuǎn)程監(jiān)視的效果。任何被授予權(quán)限的客戶機(jī)都可以直接進(jìn)行對(duì)任意攝影機(jī)訪問(wèn)，也可利用中央服務(wù)器訪問(wèn)所監(jiān)視的視頻。

（4）擴(kuò)展性

可在網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器中添加攝像機(jī)，也可輕松升級(jí)為更加快速的處理器、更大帶寬等。增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的高可靠性。

2 網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的優(yōu)勢(shì)

（1）便于安裝維護(hù)

過(guò)去，由于安裝光纖的成本高且布線復(fù)雜繁瑣，很多客戶無(wú)法承受。網(wǎng)絡(luò)帶寬不夠?qū)е乱曨l的質(zhì)量和傳輸速度均無(wú)法保證?，F(xiàn)在由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的普及，只要有網(wǎng)絡(luò)的地方即可構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，減少了安裝的費(fèi)用，更便于后期的更新維護(hù)。

（2）方便高效

網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于可以按需監(jiān)控，不受時(shí)間等條件的限制，有選擇性地觀看目標(biāo)地點(diǎn)的視頻，只傳輸需要觀看的圖像，大大降低了網(wǎng)絡(luò)帶寬使用率，節(jié)約網(wǎng)絡(luò)帶寬資源。通過(guò)及時(shí)從視頻流中提取所需信息，可將大量信息傳輸、存儲(chǔ)。還可通過(guò)對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行編程，使其只在特定需求指令下發(fā)送視頻。

（3）工作穩(wěn)定

網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器通常配置了嵌入式系統(tǒng)，同時(shí)內(nèi)部采用高性能芯片，工作質(zhì)量穩(wěn)定可靠，保證數(shù)字信號(hào)在傳輸中衰減小。通常模擬視頻信號(hào)的傳輸距離過(guò)大會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的衰減，此時(shí)可配置食品放大器彌補(bǔ)這一缺陷。

（4）攝像機(jī)的視頻信號(hào)可經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，在布線復(fù)雜的區(qū)域可通過(guò)運(yùn)用無(wú)線局域網(wǎng)將數(shù)字視頻信號(hào)發(fā)往監(jiān)控中心進(jìn)行處理，監(jiān)控中心在發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，供管理部門(mén)遠(yuǎn)程調(diào)控。不止縮短了時(shí)間周期，同時(shí)還有投資少效益高、組網(wǎng)方便等優(yōu)點(diǎn)。

3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)可再分的視頻端口0和視頻端口1被用作捕獲輸入端口，命名為捕獲端口1和捕獲端口2。這些端口連接到SAA7115H解碼器。視頻端口貫穿CBT開(kāi)關(guān)，所以他們?yōu)榱吮嘲宓氖褂每梢员贿x擇性的禁止。另一半的端口被連接到板上的McASP端口。捕獲端口1通過(guò)一個(gè)RCA類型的視頻插座J15和一個(gè)4針的低噪聲S-Video接口J16，連接到視頻源。輸入的必須是合成的視頻源，例如DVDPlayer或視頻相機(jī)。SAA7115H是可通過(guò)DM642的I2C總線進(jìn)行編程的，并且可以連接所有的主要合成視頻標(biāo)準(zhǔn)，例如NTSC，PAL和SECAM，這些都可以通過(guò)解碼器的內(nèi)部寄存器進(jìn)行適當(dāng)?shù)摹?/p>

4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)流程

(1)輸入設(shè)備提供的一幀圖象被采集到輸入緩存，由YUV4：2：2格式進(jìn)行重抽樣變?yōu)閅UV4：2：0格式。

(2)圖象數(shù)據(jù)由輸入任務(wù)模塊通過(guò)一個(gè)SCOM序列提供給處理模塊。

(3)提供圖象數(shù)據(jù)給JPEG編碼庫(kù)程序，動(dòng)態(tài)檢測(cè)即與以前圖象作比較，動(dòng)態(tài)部分被壓縮成JPEG圖象并通過(guò)SCOM消息發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)任務(wù)模塊。

(4)網(wǎng)絡(luò)任務(wù)模塊建立JPEG副本，當(dāng)網(wǎng)上有一個(gè)對(duì)等端點(diǎn)連接到網(wǎng)絡(luò)并申請(qǐng)“記錄”，網(wǎng)絡(luò)任務(wù)模塊發(fā)送這些圖象到對(duì)等端點(diǎn)。

(5)如果網(wǎng)上有一個(gè)對(duì)等端點(diǎn)請(qǐng)求“回放”連接，網(wǎng)絡(luò)任務(wù)模塊將從那個(gè)對(duì)等端點(diǎn)接收新的JPEG圖象，并發(fā)送原始和更新的圖象到處理任務(wù)模塊，消息通過(guò)SCOM序列發(fā)送。解碼產(chǎn)生的YUV4：2：0格式的圖象被重新采樣成YUV4：2：2格式的圖象。

(6)JPEG圖象被作為解碼器的輸入，解碼的圖象通過(guò)SCOM序列進(jìn)行傳輸?shù)捷敵鋈蝿?wù)模塊。

(7)輸出任務(wù)模塊轉(zhuǎn)換YUV4：2：0格式的解碼圖象成YUV4：2：2格式圖象并送交顯示。顯示設(shè)備顯示輸出的圖象。

總結(jié)：

總之，DM642嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器因其高可靠性、傳輸速度快、強(qiáng)大的多媒體處理能力等優(yōu)勢(shì)，逐步成為視頻圖像傳輸?shù)氖走x工具，廣泛應(yīng)用與數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)中。本文通過(guò)簡(jiǎn)要介紹網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的概念特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，詳細(xì)介紹了設(shè)計(jì)過(guò)程中的硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮DM642芯片的最高性能，對(duì)DM642的其他方面的應(yīng)用也同樣具有參考價(jià)值。

[1]王亞昊.嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子科技大學(xué).2013(03)

[2]曾蓉,許永輝.基于TMS320DM642的嵌入式Web服務(wù)器設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)量技術(shù).2013(05)