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基于VW2010芯片的嵌入式多媒体监控系统压缩/解压卡设计

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

 摘要:在简要分析了多媒体监控系统发展现状的基础上,提出了一种基于VW2010压缩/解压芯片的多媒体压缩/解压卡的设计方案,给出了基于VW2010的多媒体监控系统压缩和解压卡的硬件结构图以及在Linux系统下VW2010的驱动程序,同时给出了在Linux Redhat 7.3下编写的测试程序,并进行了全面的测试。

    关键词:MPEG;监控系统;压缩/解压;设备驱动程序

1 MPEG-4标准及其在多媒体监控系统中的应用

多媒体监控系统是多媒体技术在安防领域的新应用。目前已广泛应用到金融、文博、酒店、交通、商业、医院、工厂、学校、住宅小区物业管理等各个领域。从目前趋势看,多媒体监控系统的应用领域还在不断扩展。
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    音视频压缩技术是多媒体监控系统中的关键技术。在数字多媒体压缩(特别是视频压缩)领域内有很多国际标准(如ISO/ITU-T技术委员会的JPEG标准、CCITT制定的H.263标准以及著名的MPEG标准等)。其中,MPEG-1标准适用于传输1.5Mbps的运动图形及其伴音编码,它具有较高的压缩比,其基本算法对于压缩水平方向为360个像素、垂直方向为288个像素,并以每秒24~30帧画面运动的图像有较好的效果。早期的监控系统很多都采用此标准(如著名的以色列芯片Z1510即采用MPEG-1标准);而MPEG-4标准的主要特点是可对图像中的内容进行编码,其核心是基于内容尺度可变性(Content-based scalability)。内容尺度可变性意味着可以给图像中的各个对象分配优先级。其中,比较重要的对象用较高的空间和(或)时间分辨力表示。对于比较低的比特率应用系统来说,尺度可变性是一个关键的因素,因为它提供了自适应可用资源的能力。例如,这个功能允许对具有较高优先级的对象用可接受的质量进行显示,第二优先级的对象则用较低的质量显示,而其余内容(对象)则不显示。对于监控系统来说,在绝大部分时间内,监视画面的背景都保持不变,因此,在要求的比特率比较低时,对于监视画面的背景部分可以以较低的质量显示,这样并不会影响整个画面的效果。

本系统采用MPEG-4压缩标准,选择的实现方式是硬压缩和硬解压,所用的压缩解压芯片为VWEB公司的VW2010。
基于VW2010芯片的嵌入式多媒体监控系统压缩/解压卡设计
2 硬件设计原理

2.1 VW2010的主要特点

VW2010是VWEB公司开发的实时MPEG-4音视频压缩/解压芯片(CODEC)。该芯片具有以下主要特点:

(1)片内集成有3个信号处理/控制单元,包括一个视频编码(压缩)器、一个视频解码(解压)器和一个片内CPU(内部扩展一个音频编码DSP、一个音频解码DSP、一个多路复合单元和一个多路解复合单元)。VW2010芯片的内部结构图如图1所示。

(2)具有可编程、高性能和低功耗特点,因为每个信号处理/控制单元都由一个RISC处理器和专用的硬件加速器构成。此外,视频编、解码器内部还集成了一个专用的SDRAM。

(3)在系统上电/复位时,视频编、解码器的固件程序可由外部主机(host)载入各自专用的SDRAM;而片内CPU的固件程序则可载入VW2010外挂的SDRAM。

(4)芯片的主机接口采用标准PCI接口。符合PCI局部总线规范2.2。

(5)为了使编、解码性能达到最佳,VW2010内部集成了一个双通道DMAC。系统host可直接通过主机接口对VW2010进行控制,MPEG数据流采用DMA方式传输。

(6)提供有与PHILIPS公司兼容的I2C总线,可方便地对外围芯片进行控制。
基于VW2010芯片的嵌入式多媒体监控系统压缩/解压卡设计
    2.2 基于VW2010的压缩/解压卡硬件设计

图2所示是用VW2010设计的压缩卡的原理框图。图中,CVBS信号先经过视频接收电路进行前端处理(包括阻抗匹配、限幅和钳位),然后通过视频解码电路产生符合VW2010视频接口标准

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