IXP425和DM642的會(huì)議電視多點(diǎn)控制單元硬件設(shè)計(jì)
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“會(huì)議電視系統(tǒng)”是指多個(gè)不同地方的人或者群體，通過通信線路以及多媒體通信設(shè)備，將聲音、影像以及文字資料互相傳送，實(shí)現(xiàn)即時(shí)和互動(dòng)的溝通，從而達(dá)到完成傳統(tǒng)的地點(diǎn)集中式會(huì)議目的的系統(tǒng)。采用會(huì)議電視的方式，可以使身處多個(gè)會(huì)場(chǎng)的與會(huì)者，既能聽到其他會(huì)場(chǎng)人員的聲音，又能看到其他會(huì)場(chǎng)的圖像，與會(huì)人員可以通過音／視頻傳輸通信來(lái)發(fā)表意見、觀察對(duì)方形象，另外可出示實(shí)物、圖紙等增強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)感，還可以通過傳真或共享電子白板等方式及時(shí)傳送相關(guān)文件、圖表或討論問題等，縮短與會(huì)者之間的空間距離，改善會(huì)議氣氛，使與會(huì)者都能身臨其境，如同在一個(gè)地方開會(huì)一樣。
會(huì)議電視系統(tǒng)主要由終端設(shè)備、傳輸通道(通信網(wǎng))以及多點(diǎn)控制單元MCU(Multipoint Control Unit)組成。其中多點(diǎn)控制單元是會(huì)議電視系統(tǒng)的核心部分，它的作用相當(dāng)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)里的交換機(jī)。交換機(jī)將來(lái)自各會(huì)議場(chǎng)點(diǎn)的信息流，經(jīng)過同步分離后，抽取出音頻、視頻、數(shù)據(jù)等信息和信令，再將會(huì)議場(chǎng)所的信息和信令，送入各處理模塊，完成相應(yīng)的音／視頻混合或切換、數(shù)據(jù)廣播和路由選擇、定時(shí)和會(huì)議控制等過程，最后將會(huì)議地點(diǎn)所需的各種信息重新組合起來(lái)，送往各會(huì)議電視終端。本論文立足于設(shè)計(jì)一個(gè)成本較低、運(yùn)行較穩(wěn)定、功能較全、容量較大、運(yùn)算速度較快、兼容性好、安全性較好、操作簡(jiǎn)單、能在2M網(wǎng)絡(luò)帶寬下運(yùn)行的針對(duì)中小型用戶的嵌入式會(huì)議電視多點(diǎn)控制單元。
會(huì)議電視多點(diǎn)控制單元(MCU)的主要功能是：
①媒體控制、媒體處理：包括音視頻的提取，音頻和視頻的重新編碼、混合、切換等，數(shù)據(jù)的廣播和路由選擇，語(yǔ)音激勵(lì)的計(jì)算以及其他需要的媒體功能；
②可接收其他多點(diǎn)控制單元轉(zhuǎn)發(fā)的音視頻數(shù)據(jù)，重新進(jìn)行音／視頻切換或混合后發(fā)送到會(huì)議電視終端進(jìn)行解壓解碼，還原成聲音、影像和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)后進(jìn)行本地輸出；
③MCU和終端遵循協(xié)議(如H．323、SIP等)進(jìn)行連接；
④MCU和終端可接收對(duì)方發(fā)送的控制信號(hào)并進(jìn)行響應(yīng)；
⑤網(wǎng)絡(luò)接入功能；
⑥可通過RS232進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。
1 方案設(shè)計(jì)
方案1：參考文獻(xiàn)中提出了一種基于TCP／IP協(xié)議的桌面視頻會(huì)議系統(tǒng)中多點(diǎn)控制單元的實(shí)現(xiàn)方案，該方案采取純軟件式結(jié)構(gòu)，方案成本低，開發(fā)周期短，但該方案處理音視頻路數(shù)有限，畫質(zhì)較差。
方案2：參考文獻(xiàn)中提出了一種基于DSP-642的會(huì)議電視硬件平臺(tái)方案，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了基于H．264協(xié)議的像素域多畫面合成的PCI通信模塊、視頻編解碼模塊，但容量只有4路，畫質(zhì)一般。
綜合比較以上2種方案，結(jié)合本會(huì)議電視多點(diǎn)控制單元MCU的具體情況，本文設(shè)計(jì)的會(huì)議電視多點(diǎn)控制單元MCU采用Intel嵌入式處理器IXP425作為主控制器，采用4片DM642芯片作為數(shù)據(jù)處理芯片，主控制器與數(shù)據(jù)處理模塊之間采用PCI總線進(jìn)行通信。這種方案開發(fā)周期相對(duì)較短，TI、InteI等芯片廠商提供了完善的軟硬件開發(fā)包，另外由于采用PCI總線連接主控制器模塊和數(shù)據(jù)處理器模塊，數(shù)據(jù)傳輸速度快，吞吐率高。
2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
系統(tǒng)框圖和采用的功能芯片如圖1所示。系統(tǒng)主要由控制模塊和音／視頻處理模塊組成。
控制模塊由單板上的IXP425+CPLD組成。負(fù)責(zé)單板的資源和信息管理，把從業(yè)務(wù)單板發(fā)送過來(lái)的音／視頻信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的DM642處理。單板CPLD主要實(shí)現(xiàn)單板的復(fù)位、時(shí)鐘檢測(cè)、片選信號(hào)控制、寄存器讀寫、單板信息等功能。音／視頻處理模塊由單板上4片DM642完成，是單板的核心模塊。決定音／視頻處理模塊性能的有兩個(gè)關(guān)鍵因素：音／視頻算法性能以及PCI總線的傳輸性能。
為了增強(qiáng)PCI總線的傳輸性能，可從如下兩個(gè)方面改善：提高PCI總線傳輸效率；PCI總線上任何一個(gè)器件都可以作為主器件發(fā)起傳輸，這樣DSP芯片之間的數(shù)據(jù)傳輸不用通過IXP425轉(zhuǎn)發(fā)，節(jié)約總線帶寬。
評(píng)論