嵌入式MPEG-2图像压缩编码系统
发布时间:2008/5/29 0:00:00 访问次数:590
| 图像实时监控设备有模拟和数字两类。数字监控设备由于便于压缩、存储、传输，在近年来逐渐替代了模拟监控设备。数字监控设备的核心技术在于图像压缩编码设备，目前成熟的实时数字图像编码器基本上基于mpeg-1压缩标准，且大多数为pci接口。就mpeg-1而言，当初专家组制定时规定的原始图像分辨率较低，ntsc：352×240，pal：253×288，解码后其质量与vhs相当，在很多场合已经不能满足系统的需要。ｍｐｅｇ－２压缩标准规定的图像分辨率相对高得多，ntsc：704×480，pal：704×576。对于基于pci接口的压缩板卡而言，实施的复杂性是显而易见的，必须借助计算机才能实现其功能，这种应用有时会受制于现场环境，而且对系统的成本和可靠性也大为不利。随着技术的日益发展，一方面，很多公司推出了基于mpeg-2ｍ压缩标准的单片codec，如ibm、c-cube、icompression 、fujitsu；另一方面，随着嵌入式微处理器和os的发展，嵌入式系统也具有了强大的处理功能，如网络通信、图像处理等。在这种背景下设计了以下的嵌入式图像压缩系统。 １ 系统框架 系统主体框图如图１，主要分两部分：一部分以fujitsu的mb86390芯片为主实现图像实时压缩编码。该部分输入模拟视频、音频，经过视频a/d芯片saa7113、音频a/d芯片pcm1800数字化后送至mb86390实现mpeg-2压缩，输出ｔｓ传输流，并且提供串行通信总线与mpc860t完成通信。另一部分是以mpc860t为主的通信电路设计，主要实现与mb86390输出的ts传输流的接口，完成ｔｓ传输流在快速以太网上的传送，与视频服务器的通信，提供通信口实现与mb86390芯片通信和对云台的控制。 ２ 图像压缩部分设计 ２．１ mb86390编码器的介绍 该芯片框图如图２。该芯片内嵌32bitrisc处理器，主要完成实时压缩编码，在片内实现mpeg2 mp＠ml级视频编码，遵循iso／iec13818-2标准，最大编码速率达15mbps；实现mpeg layer1/2音频编码，遵循iso/iec11172-3标准，最大编码速率达448kbps；同时遵循iso/iec13818-1标准实现系统数据复用，能输出pes、ps、ts流可选，并能根据系统所提供的带宽输出最大速率20mbps。数字化后视频输入数据为８位，可以为ｄ１格式或者y/c复用输入格式。音频的取样率支持32khz、44.1khz和48khz可选。码流输出通过８位并口，可同步或者异步握手输出，或通过dma方式传送至sdram。该芯片还提供了丰富的api接口，可以对许多参数进行设置，如视频输入格式、音频采样率、编码后的各种pid、平均码率等。 ２．２ 电路设计 该部分电路主要完成 mb86390与视音频ａ／ｄ的连接。mb86390基本上能与大多数芯片直接联接。在本设计中，选用ｓａａ７１１３作为视频ａ／ｄ。由于mb86390为其提供ｉ２ｃ总线接口，而且其初始化等操作能通过mb86390完成，相应的连线也比较方便；对于mb86390与音频ａ／ｄ接口可以通过主从两种方式实现，即由mb86390提供数据与左右声道接口时钟，或者由音频ａ／ｄ来提供。但是必须注意系统编码的时钟必须与接口数据时钟同步，在这里使用ｔｉ公司的ｐｌｌ１７０５锁相环实现时钟同步。图３给出了这部分信号连接的电路。 ３ 接口通信部分设计 ３．１ mpc860t网络通信处理器介绍 ｍｐｃ８６０是ｍｏｔｏｒｏｌａ公司继ｍｃ６８３６０后推出的新一代通信处理器，内部包括三部分：ｐｏｗｅｒｐｃ ｃｏｒｅ模块、系统接口单元模块（ｓｉｕ）、通信处理模块（ｃｐｍ）。ｐｏｗｅｒｐｃ是主处理单元，包括ｃａｃｈｅ和内存管理单元，在４０ｍｈｚ时钟下能达到５２ｍｉｐｓ的处理能力。系统接口单元主要完成内部总线与外部总线的接口，也提供一些其它功能，如总线检测、软件看门狗、多个定时器、ｐｃｍｃｉａ接口等。通信处理模块是该芯片的核心，其内部还嵌入了一个ｒｉｓｃ。因而ｍｐｃ８６０从某种意义上说，是一种双处理器结构。该模块集成了４个串行通信控制器（ｓｃｃ）、２个串行管理单元（ｓｍｃ）、一个串行外设单元（ｓｐｉ）、一个ｉ２ｃ总线接口单元。 串行通信控制器（ｓｃｃ）根据型号不同集成多种功能，如以太网控制器、ｈｄｌｃ控制器等；它还能
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