具有遠程監(jiān)控功能的視頻服務(wù)器設(shè)計
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硬件部分以三星公司的ARM9芯片S3C2410和韓國的專用視頻芯片AT2042為核心。S3C2410主要實現(xiàn)系統(tǒng)控制功能，例如對AT2042的配置，接收視頻流數(shù)據(jù)并利用USB存儲設(shè)備進行存儲；配置網(wǎng)絡(luò)接口建立起完善的網(wǎng)絡(luò)功能，以方便用戶通過Internet對其進行遠程訪問與控制；同時，掛載U盤或硬盤，預(yù)留U口或IDE的接口，可供用戶選擇，實現(xiàn)本地的海量存儲功能。
整個系統(tǒng)軟件部分主要分為兩部分：服務(wù)器端和客戶端(C／S模式)。服務(wù)器端包括Bootloader的編寫，Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核的生成，系統(tǒng)文件的配置以及用戶應(yīng)用軟件(實時視頻傳輸、錄像、遠程回放、抓拍)；客戶端是通過輸入IP地址訪問指定的服務(wù)器，這時客戶端會通過網(wǎng)絡(luò)從服務(wù)器端下載并安裝預(yù)先設(shè)計的ActiveX控件，用戶可以通過這個控件實現(xiàn)實時監(jiān)控、視頻回放、圖像抓拍等功能。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
硬件系統(tǒng)主要由視頻編解碼部分、網(wǎng)絡(luò)傳輸部分、本地存儲部分、其他外設(shè)和接口部分組成，如圖2所示。包括S3C2410和AT2042、NAND Flash和SDRAM、數(shù)／模轉(zhuǎn)換芯片TVP5150和模／數(shù)轉(zhuǎn)換芯片SAA7112以及網(wǎng)卡芯片LAN91C11。接口包括USB接口、IDE接口、網(wǎng)卡接口、電源接口等。
2．1 視頻編解碼部分
視頻編解碼電路主要包括模／數(shù)轉(zhuǎn)換電路和視頻壓縮／解壓芯片AT2042。其中，AT2042主要負責(zé)對經(jīng)模／數(shù)轉(zhuǎn)換芯片TVP5150轉(zhuǎn)換來的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)進行硬件壓縮。壓縮編碼過程中，攝像頭采集的模擬視頻信號先經(jīng)過TVP5150進行前端處理，產(chǎn)生符合AT2042視頻接口標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字視頻信號。在S3C2410的控制下，該數(shù)字視頻數(shù)據(jù)由壓縮／解壓芯片AT2042進行硬件壓縮編碼，產(chǎn)生的編碼數(shù)據(jù)流通過芯片內(nèi)部集成的Mux FIFO接口輸出。網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的解壓縮編碼是壓縮編碼的逆過程，需要解壓的數(shù)據(jù)流通過AT2042內(nèi)部集成的Demux FIFO接口輸入，解壓縮編碼電路基本原理類似于壓縮編碼，這里不再贅述。視頻編碼電路框圖如圖3所示。TVP5150是TI公司生產(chǎn)的一款電視信號解碼專用芯片。它對輸入的模擬信號進行A／D轉(zhuǎn)換，TVP5105支持NTSC／PAL／SECAM三種制式，實現(xiàn)模擬視頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字并行信號ITU-R BT．601或ITU-RBT．656碼流格式。由于AT2042視頻接口滿足ITU．RBT656標(biāo)準(zhǔn)，故TVP5150輸出配置為8位的YUV422格式。
解碼芯片TVP5150的AIPIA模擬信號輸入口與攝像頭的信號輸出端相連，并向壓縮編碼芯片AT2042傳送視頻信號。由于TVP5150分場同步脈沖和行同步脈沖，分別對應(yīng)的輸出端為VSYNC和HSYNC，AT2042根據(jù)與之相連的VSYNCIN和HSYNCIN信號線來實現(xiàn)圖像的場同步和行同步操作；AT2042的視頻信號輸入數(shù)據(jù)線VIN[7：0]與TVP5150的輸出端YOUT[7：0]相連。AT2042將接收到的數(shù)據(jù)流傳送到壓縮編碼單元，壓縮編碼后的視頻數(shù)據(jù)存儲到外部SDRAM中，同時通過片內(nèi)的SDRAM控制器來實現(xiàn)對SDRAM的訪問，并將數(shù)據(jù)流通過HPI總線發(fā)送到S3C2410以便通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)絇C監(jiān)控端，用于實現(xiàn)遠程的實時監(jiān)控。
2．2 網(wǎng)絡(luò)傳輸部分
主控制芯片S3C2410通過地址、數(shù)據(jù)、控制線以及片選信號線對網(wǎng)絡(luò)芯片LAN91C11進行控制和通信。主芯片發(fā)送信號時首先置發(fā)送使能信號，數(shù)據(jù)發(fā)送信號端TXD0～TXD1與LAN91C11的TXD0～TXD1引腳連接，作為數(shù)據(jù)的發(fā)送通道以S3C2410的時鐘信號TCK發(fā)送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)接收端RXD0～RXD1與LAN91C11的RXD0～RXD1引腳對應(yīng)連接，為數(shù)據(jù)接收通道。
LAN91C11由S3C2410選通信號線AEN來選通，通過對LAN91C11一系列寄存器的設(shè)置，可以實現(xiàn)視頻流的網(wǎng)絡(luò)傳輸。LAN91C11的INTRQ0端用來產(chǎn)生中斷信號。以太網(wǎng)控制芯片通過DMA通道進行數(shù)據(jù)的傳輸。首先設(shè)置好傳輸控制和傳輸?shù)刂芳拇嫫鞯膮?shù)，依次從指定的數(shù)據(jù)存儲區(qū)域讀取數(shù)據(jù)，送入內(nèi)部發(fā)送緩沖器中，用MAC對數(shù)據(jù)進行封裝發(fā)送，并同時記錄已發(fā)送完的字節(jié)數(shù)，等到整個數(shù)據(jù)塊發(fā)送完畢。一組數(shù)據(jù)發(fā)送完后請求DMA中斷，由S3C2410進行處理。網(wǎng)絡(luò)接口框圖如圖4所示。
2．3 本地存儲部分
存儲接口選用S3C2410自身的LJSB接口功能，該接口可以實現(xiàn)USB1．1協(xié)議。隨著大容量、小體積U盤的問世，更多的用戶都選擇使用該存儲介質(zhì)。
當(dāng)今的USB技術(shù)使得各種能夠自行識別的外部設(shè)備與設(shè)備終端連接，并自行裝載驅(qū)動程序以運行新的裝置。而一般即插即用裝置，需要有電源的USB接口進行數(shù)據(jù)傳輸并提供電源。當(dāng)發(fā)生短路或連接了受損設(shè)備時，如受損的電纜或連接頭插入USB接口時，必須對USB集線器及主機裝置提供有效保護。USB接口的設(shè)計電路如圖5所示。
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