基于PCI總線的MPEG-1壓縮卡軟硬件設計及實現(xiàn)

　　隨著計算機技術(shù)、多媒體和數(shù)據(jù)通信技術(shù)的高速發(fā)展，人們生活水平的提高，對計算機視頻的需求和應用越來越多，如視頻監(jiān)控、視頻會議、計算機視覺等。計算機視頻提供給人的信息很多，但是視頻的數(shù)據(jù)量很大，不利于傳輸和存儲，使其應用受到不少限制。為解決視頻數(shù)據(jù)的存儲和傳輸，唯一途徑就是對視頻數(shù)據(jù)進行壓縮。

　　目前常見的視頻壓縮方法有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、H.261、H.263等?？紤]壓縮技術(shù)的成熟度和該壓縮卡的主要用途，本文采用MPEG-1作為壓縮標準，研制了基于PCI總線的MPEG-I壓縮卡。該卡適用于視頻監(jiān)控、視頻會議等多種應用場合。該卡加上一臺主機、攝像頭和軟件可構(gòu)成一個完整的視頻采集壓縮系統(tǒng)。

　　1 系統(tǒng)特點

　　(1)支持BNC、RCA、S-VIDEO視頻接口;

　　(2)支持PAL和NTSC制式;

　　(3)可對視頻實時預覽，最大分辨率可達720×576×32;

　　(4)可對聲音進行同步監(jiān)聽;

　　(5)可對音、視頻信號進行MPEG-I壓縮，生成MPEG文件和VCD文件;

　　(6)用戶可編程MPEG-1編碼設置，可支持CBR和VBR;

　　(7)可一機多卡同時工作;

　　(8)可從動態(tài)影像中捕獲單幀，生成JPG和BMP文件;

　　(9)支持Win98/Win2000。

　　2 系統(tǒng)硬件設計

　　2.1 系統(tǒng)組成

　　該系統(tǒng)主要由視頻解碼、音頻解碼、壓縮核心和PCI接口等組成，其總體框圖如圖1所示。

　　2.2 視頻解碼設計

　　視頻解碼部分主要完成模擬視頻到數(shù)字視頻的處理，以供后面預覽、壓縮用。視頻解碼芯片常用的有SAA7110、SAA7113和SAA7114等。本方案中采用Philips公司的SAA7114。SAA7114有六路模擬輸入，內(nèi)置模擬源選擇器可構(gòu)成6×CVBS、2×Y/C2×CVBS、1×Y/C和4 ×CVBS;兩路模擬預處理通道，內(nèi)有抗混迭濾波器;CVBS或Y/C通道含完全可編程靜態(tài)增益控制或自動增益控制功能，對CVBS、Y/C通道可進行自動鉗位控制;能自動檢測50Hz/60Hz場頻，并可自動在PAL和NTSC制式進行切換;能將PAL、NTSC和SECAM信號解碼及模數(shù)變換得到符合ITU-601/ITU-656的數(shù)字電視信號。該芯片是目前視頻解碼芯片中接收視頻源的寬容性及視頻解碼圖像質(zhì)量最好的一種。其通過I2C接口，進行初始化設置。

　　本系統(tǒng)采用Image Port作為數(shù)字視頻輸出端口，數(shù)字視頻格式采用ITU-656AI11(PIN 20)作為BNC/RCA輸入腳，AI12、AI22作為S-VIDEO輸入腳。

　　圖2 SAA7146A方框圖

　　2.3 音頻解碼設計

　　音頻解碼的數(shù)據(jù)一部分提供給SAA7146A作聲音監(jiān)聽用，另一部分用于壓縮。考慮到成本，本系統(tǒng)采用BURR-BROWN公司的PCM1800E。該芯片是雙聲道單片ΔΣ型20 位ADC單+5V電源供電，信噪比為95dB(典型值)，動態(tài)范圍95dB(典型值)，內(nèi)嵌高通濾波器，支持四種接口方式和四種數(shù)據(jù)格式。其采樣頻率為32kHz、44.1kHz和48kHz可選。

　　本系統(tǒng)采用從模式，20位I2S數(shù)據(jù)格式。主時鐘由SAA7114提供。

　　2.4 MPEG-1壓縮部分設計

　　本系統(tǒng)中MPEG-I壓縮芯片選用ZAPEX公司的SZ1510。該芯片基于TI的TMS320C54x DSP內(nèi)核，能對ITU-601/ITU-656數(shù)字電視信號和PCM音頻流進行MPEG-1實時壓縮，可生成多種流，如音頻基本流、視頻基本流、音視頻復合流等。

　　該芯片外接27MHz晶振，可支持多種主機接口，可工作在復用或非復用、Intel或Motorola類型總線。通過輸入管腳HCONFIG1：0和SysConfig寄存器可設置成六種總線接口類型：Intel 8051類型的數(shù)據(jù)/地址復用的8位總線、Motorola類型的數(shù)據(jù)/地址復用的8位總線、Intel 8051類型的非復用的8位數(shù)據(jù)總線、Motorola類型的非復用的8位數(shù)據(jù)總線、Intel 8051類型的非復用的16位數(shù)據(jù)總線和Motorola類型的非復用的16位數(shù)據(jù)總線。支持I2S聲音接口。

　　本系統(tǒng)中采用Intel 8051類型的非復用的16位數(shù)據(jù)總線。