基于MPC82xx處理器和專用編解碼芯片的DVR設(shè)計(jì)

　　VW2010是實(shí)時(shí)MPEG-1、-2和-4音視頻系統(tǒng)編解碼芯片(同時(shí)壓縮、解壓或編碼、解碼)，完全兼容ISO/IEC-11172-2、ISO/IEC-13818-2、ISO/IEC-14496-2和ITU-T H.263(基線)。視頻編碼部分接收未壓縮的ITU-R.BT.656數(shù)字視頻信號(hào)。它將輸入和壓縮的視頻轉(zhuǎn)換為MPEG-1、-2、-4或H.263格式。 

　　其音頻編碼部分接收雙通道分立的I2S數(shù)字音頻格式數(shù)據(jù)并具有輸入濾波功能，它可將每路音頻轉(zhuǎn)換為MPEG-1、MPEG-2、MP3、AAC或AC-3音頻格式。VW2010為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用輸出傳輸流或?yàn)榇鎯?chǔ)應(yīng)用輸出節(jié)目流。視頻解碼部分接收MPEG位流并輸出ITU-R.BT.656數(shù)字視頻。音頻解碼器接收MPEG-1、MPEG-2、MP3、AAC或AC-3位流并輸出I2S、S/P-DIF或IEC-61937壓縮音頻。VW2010是該DVR系統(tǒng)中完成音視頻編解碼的主芯片。 

　　VW2010不但可以產(chǎn)生MPEG-2格式的數(shù)據(jù)碼流，而且可以產(chǎn)生MPEG-4格式的數(shù)據(jù)碼流。它對(duì)壓縮數(shù)據(jù)的碼率可在128Kbps到6Mbps之間可調(diào)，以適應(yīng)各種用戶的需要。低碼率的文件適合網(wǎng)絡(luò)傳播并節(jié)省存儲(chǔ)空間，而高碼率的文件具有最佳的聲、視覺(jué)播放效果。而且，VW2010可以單獨(dú)編碼音頻數(shù)據(jù)并能實(shí)現(xiàn)MP3的功能特性。 

　　下面列出一些目前在DVR產(chǎn)品中應(yīng)用較為廣泛的音視頻編解碼芯片方案：

　　ASIC：IME6400、Vweb2010、Wis7007； 
　　DSP：Blackfin 532加多媒體PCI Bridge SAA7146、PNX1302加畫(huà)面分割芯片AQ424； 
　　高端：PNX1501、DM642。 
　　應(yīng)用系統(tǒng)組成及特點(diǎn) 

　　該系統(tǒng)的核心芯片只有兩片(VW2010及MPC8250)，并能通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的PCI總線完成交互控制。嵌入式CPU MPC8250集成度高，不但節(jié)省了傳統(tǒng)的PCI橋芯片、以太網(wǎng)MAC，還減少了外圍電路設(shè)計(jì)的難度和工作量。VW2010外圍的A/D、D/A等芯片可以通過(guò)MPC8250的串行I2C接口，方便地完成相應(yīng)的初始化和制式轉(zhuǎn)換。整個(gè)系統(tǒng)對(duì)電源種類(lèi)要求很低，減少了對(duì)電源部分的設(shè)計(jì)壓力和成本。由于采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)，并且處理器本身的指令與普通x86的處理器不同，不易被黑客及病毒攻擊，保證了整個(gè)系統(tǒng)的安全性能。該系統(tǒng)架構(gòu)如圖1。 

　　視頻信號(hào)先經(jīng)過(guò)視頻接收電路進(jìn)行前端處理(包括阻抗匹配、限幅和鉗位)，然后通過(guò)視頻解碼電路產(chǎn)生符合VW2010視頻接口標(biāo)準(zhǔn)的ITU656信號(hào)。視頻解碼電路的核心是一個(gè)視頻解碼芯片，該解碼芯片用于對(duì)CVBS信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換和編碼，以產(chǎn)生ITU656標(biāo)準(zhǔn)的并行數(shù)字電視信號(hào)。高檔的視頻解碼器還支持圖像尺寸縮放(scaling)和幀提取(decimating)功能，如飛利浦的SAA7114、SAA7115以及Rockwell公司的BT829A等。由于VW2010的視頻輸入為ITU656/D1格式，所以只需要選擇具有基本A/D轉(zhuǎn)換和編碼功能的視頻輸入處理芯片如SAA7113即可。 

　　在模擬音頻信號(hào)經(jīng)過(guò)模擬音頻接收電路進(jìn)行前端處理后，便可通過(guò)音頻ADC電路產(chǎn)生符合VW2010音頻接口標(biāo)準(zhǔn)的I2S信號(hào)。 

　　VW2010是壓縮卡的核心處理芯片，該芯片除可完成音、視頻信號(hào)的編碼外，還可提供對(duì)解碼器和ADC的控制(通過(guò)I2S總線)，其編碼產(chǎn)生的MPEG流可通過(guò)芯片內(nèi)部集成的PCI接口輸出。VW2010的解壓操作是壓縮操作的逆過(guò)程，基本原理類(lèi)似。 

　　在VW2010根據(jù)系統(tǒng)的配置將該音視頻信號(hào)壓縮編碼為MPEG-1、-2或-4格式的音視頻數(shù)據(jù)后，主CPU MPC8250通過(guò)PCI總線將壓縮編碼后的音視頻數(shù)據(jù)以文件的形式存入IDE接口的硬盤(pán)或CDROM-R/W中(需操作系統(tǒng)的支持)。同時(shí)，在VW2010內(nèi)部可將編碼后的音視頻數(shù)據(jù)直接解碼輸出到相應(yīng)的D/A轉(zhuǎn)換器中，完成對(duì)用戶的實(shí)時(shí)播放。 

　　硬件設(shè)計(jì)注意事項(xiàng) 

　　采用嵌入式的處理器，相對(duì)來(lái)說(shuō)在電路設(shè)計(jì)方面要簡(jiǎn)單很多，華恒科技目前提供基于MPC8250的開(kāi)發(fā)平臺(tái)及參考設(shè)計(jì)，而VW2010目前有成熟的PCI編解碼卡。采用現(xiàn)成的嵌入式Linux開(kāi)發(fā)平臺(tái)和音視頻編解碼卡，用戶前期僅需在外圍接口板進(jìn)行簡(jiǎn)單的擴(kuò)展，即可快速推出產(chǎn)品樣機(jī)，減少前期開(kāi)發(fā)的周期和成本。在完成前期工程樣機(jī)及相關(guān)軟件開(kāi)發(fā)后，開(kāi)發(fā)者可以進(jìn)一步將整個(gè)系統(tǒng)重新整合，重新設(shè)計(jì)硬件電路板。