摘 要：本文介绍了基于powerpc内核的嵌入式通信控制器芯片mpc850和mpeg-4数字视频压缩芯片ime6400，并利用这些芯片设计并实现了一种新型的mpeg-4数字视频监控系统。
关键词：嵌入式系统；mpc850；ime6400；硬件开发平台
概述
本文采用mpeg-4编码芯片ime6400实现了嵌入式mpeg-4音视频编码，并应用于实际的监控系统。该方案克服了传统的视频监控系统的不足，既可以用于本地存储，还可以通过光纤网络和以太网用于远程监控。系统的总体设计如图1所示。

mpeg-4视频压缩模块设计
mpeg-4视频压缩模块设计如图2所示。下面对设计框图进行详细说明：
1. 四片bt829b完成pal制式的视频a/d采样，四片pcm1801分别完成音频a/d采样。
2. ime6400从bt829b接收ccir-601接口的视频数据，从pcm1801接收i2s的a/d采样数据，并对每路音视频信号进行独立的mpeg-4压缩编码。
3. cpu的片选信号控制打开哪一个数据通道。
4. ime6400的host接口地址、数据总线经驱动后和mpc850相连；
5. 音频的i2s时钟由晶体电路产生。
6. 四输入与门7421确保当四个片选有一个有效时就打开数据通道。

ime6400的设计
ime6400的video接口支持ccir-601 16bit接口，最大水平、垂直方向可达2048个象素。本系统中视频a/d采样由bt829b来完成，video接口时钟由bt829b的clkx1提供。音频a/d采样由pcm1801完成。这是一个5v供电，可支持多速率16位a/d编码的音频采样芯片。模拟音视频信号的数据采样率可以编程设置。
ime6400的外部host接口用来传输编码后的数据流，有四种模式。它们由一个mode引脚来决定。本设计选用的模式为：synchronous burst type1，mode[1:0] pin = 2’b 01。
host接口的时钟可以由mclk或者frd提供。由useock的值来决定。本设计中，useock=1，frd被用作内部的时钟源。这个27mhz的时钟源由主控板提供。
如果用内部引导的rom，ime6400就不需要外部的rom，但在外部引导模式，它需要一个rom接口。外部的rom最大可达4m。本设计extboot用跳线控制用外部或是内部的rom引导。本设计外部rom选用28c256，为256k、5v供电。mclk的27mhz时钟由主控板提供。
ime6400的i2c接口只支持主模式，不支持从模式。如果用27mhz作为主时钟，ime6400支持从41hz到1.6875mhz的接口速率。
为了压缩视频和音频数据并且存储编码流，需要用外部的sdram。大小与要压缩的图像大小和模式有关。本设计选用的sdram为2mx32。ime6400可以访问的外部sdram最大可以到2gbits。目前设计选用的大小为11行8列地址。
sdram的时钟是的mclk时钟三倍或者四倍，由div34的值决定。本设计中，mclk时钟是27mhz，选三倍mclk时钟，所以sdram时钟为81mhz。

mpc850通信接口的设计
mpc850(以下简称850)通信控制器芯片基于powerpc内核，以risc的体系结构为基础，集成了32位微处理器和多种外设接口，具有强大的通信和网络协议处理能力。
本系统利用850强大的通信能力，配合适当的接口芯片，实现了两个光口和两个以太网口，并且用fpga实现了外挂最多四个硬盘的能力，如图3所示。在这个模块的设计中，主要有以下几个关键点。
850产生ip178a的复位
ip178a的复位信号由850控制，用引脚850-pd[8]。初始化时需要复位，复位时间必须大于1ms；如果需要改变ip178a的配置，做完配置后，也需要复位，同样复位时间必须大于1ms。
850改变ip178a配置的控制
改变ip178a的配置通过烧写93c46后重新复位ip178a完成。93c46的前面有2个cd4053，用来选择是ip178a还是850对93c46进行读写操作，选择信号由850的850-pd[3](下拉)控制。平时850-pd[3]输出高阻或低电平，此时93c46由ip178a控制。改变ip178a的配置前，在850-pd[3]上输出高电平，此时93c46由850控制，做完读写操作后，850控制850-pd[3]输出高阻或低电平，93c46交还给ip178a控制。对ip178a进行复位后，新配置即生效。
850对93c46进行重配置
读写由可编程引脚850-pd[4：7]实现。850-pd[4：7]分别对应pd[4]<->eesk、pd[5]<->eedi、pd[6]<->eecs和pd[7]<->eedo。
850对ime6400的操作
读取压缩数据时用突发方式，4个nfull[3：0]信号直接输入到850的4个irq[3：0]；4个ime 6400的4个ready[3：0]信号先进fpga，由fpga产生ready信号给850的ta，可以方便地控制时序。ime6400对于firmware的下载有2种方式，通过引脚p236 (extboot)上跳线开关可以选择，高电平h选择从外部28c256启动，低电平l 选择从850启动。
850与ip178a的连接
850的以太网口经lxt905接以太网交换芯片ip178a的port2、两个电口(port3、port4)和两个光口(port6、port7)。850通过烧写93c46后重新复位ip178a来改变ip178a的配置。

系统测试及优点
该系统样机已经参加了多次安防产品的竞标，和同类产品相比，该系统具有更突出的优点。
应用硬件芯片做mpeg-4压缩和嵌入式系统使监