目前，视频监控已步入了全数字化的多媒体网络时代，在这一开发背景下，文章详细介绍了基于vw2010编解码芯片、fpga和嵌入式cpu设计的嵌入式mpeg-4 dvr监控系统的设计方式，并在此基础上进一步介绍了vw2010芯片的应用。
关键词：嵌入式cpu；fpga；dvr；mpeg-4；

1引言

随着网络带宽、计算机处理能力和存储容量的快速提高，以及如mpeg-4、h.264等各种视频编码技术的涌现，从而使嵌入式dvr网络监控系统得以迅速发展与普及。

mpeg-4标准^[1]采用基于对象的编码理念，支持内容的可分级性，并具有基于内容的交互性、高效的压缩性和通用的访问性等特点。mpeg-4提供了易出错环境的鲁棒性，来保证其在许多无线和有线网络及存储介质中的应用。因此，在嵌入式多媒体网络监控系统中采用mpeg-4视频压缩技术不仅能够获得其在视频处理方面的诸多优势，而且有利于网络的实时传输及硬盘存储，实现真正意义上的网络远程实时监控。

文章针对实际需求，提出了采用vw2010编解码芯片为核心的嵌入式mpeg-4 dvr监控系统的设计方案，详尽介绍了系统的设计原理和vw2010芯片的应用。此次设计结合了高效的音视频处理技术、大容量的信息存储技术、网络传输技术以及低功耗高稳定性的嵌入式技术于一身，是当代安防领域的新应用，在高端视频监控领域具有较广阔的应用前景。

2 dvr系统硬件设计原理

2.1 系统组成

由图1系统实现框图所示，系统框图中蓝色虚线为i²c总线，黑色粗线为地址数据和控制总线。系统硬件核心由：vw2010编解码芯片^[2]、at91rm9200嵌入式cpu^[3]，以及ep1c6 fpga处理芯片^[4]构成。整个系统共分5大功能模块，分别为：视频前端解码a/d转换模块、视频预处理及后处理fpga模块、mpeg-4编码和解码模块、主控制芯片at91rm9200模块、视频后端编码d/a转换模块。

视频前端解码a/d转换模块：

视频前端解码a/d转换模块选用saa7115（一路实时或两路分时）或者tw2824（四路实时）视频解码芯片来实现视频信号采集，并对采集获得的视频信号进行模数转换。然后向视频预处理及后处理fpga模块输出itu-r.bt.656标准的8bityuv数字视频信号，以及所需的8bit的vbi信号。saa7115和tw2824可分别由主控制cpu或vw2010芯片通过i²c总线进行控制。当在视频预处理及后处理fpga模块中进行特殊图像处理时，由主控制cpu采用i²c总线模式进行控制；当无需特殊处理时，可把视频预处理及后处理fpga模块视为直通数据传输通道，此时可由vw2010芯片自带的ici总线模式直接对其进行控制。

图1 mpeg-4 dvr系统实现框图

视频预处理及后处理fpga模块：

视频预处理及后处理fpga模块采用cyclone-ep1c6芯片进行视频图像的特殊处理以及系统所需的时序生成。由主控制cpu通过i²c总线和系统控制总线对其实现的功能逻辑进行直接控制。该模块主要实现三个功能——前端预处理、后端后处理和时序生成。

前端预处理是为了满足某些监控领域的特殊需求，对未压缩的视频图像数据进行预处理，如添加水印和特殊信息插入等。同时，当前端有多路（4路）视频数据输入时，可通过多路视频数据的整合来实现4路图像的实时处理。后端后处理，也是为了满足某些特殊需求，而对由vw2010解码后的图像数据进行特殊处理。

mpeg-4编码和解码模块：

mpeg-4编码和解码模块选用vw2010芯片实现mpeg-4的编解码处理。由主控制cpu 采用motorola主机通信模式通过vw2010的hiu接口单元实现对vw2010芯片内部寄存器设置和工作状态控制，以及对压缩视频数据的读写操作。

功能描述：该模块主要实现对视频数据的mpeg-4编码和解码，以及对音频数据的编解码功能。vw2010内部集成dsp芯片能够实现对音频信号编解码以及对视频信号、音频信号、用户数据和vbi数据实现复用、解复用功能。vw2010通过vpi接口和vbi接口接收视频预处理及后处理fpga模块输出的8bit视频信号以及vbi信号进行mpeg-4编码处理，复用处理后转入hiu接口单元等待主控制芯片接收。同时，vw2010可通过hiu接口单元接收主控制芯片发送的mpeg-4编码后的视频数据，经过解复用处理后进入mpeg-4解码单元，然后把解码后的视频数据通过vpo接口向视频预处理及后处理fpga模块发送8bit解码后的视频数据。

系统中由主控制芯片对vw2010芯片的11个gpio口进行控制，实现某些特殊功能。其中，gpio[10:11]作为vw2010的第二个i²c总线接口，gpio[8:9]用于saa7120中的ttx功能，而gpio[0:7]可用于输出多路报警信号。

主控制芯片at