圖像實時監控設備有模擬和數字兩類?數字監控設備由于便于壓縮?存儲?傳輸，在近年來逐漸替代了模擬監控設備?數字監控設備的核心技術在于圖像壓縮編碼設備，目前成熟的實時數字圖像編碼器基本上基于MPEG-1壓縮標準，且大多數為PCI接口?就MPEG-1而言，當初專家組制定時規定的原始圖像分辨率較低，NTSC:352×240，PAL:253×288，解碼后其質量與VHS相當，在很多場合已經不能滿足系統的需要?MPEG-2壓縮標準規定的圖像分辨率相對高得多，NTSC:704×480，PAL:704×576?對于基于PCI接口的壓縮板卡而言，實施的復雜性是顯而易見的，必須借助計算機才能實現其功能，這種應用有時會受制于現場環境，而且對系統的成本和可靠性也大為不利?隨著技術的日益發展，一方面，很多公司推出了基于MPEG-2M壓縮標準的單片Codec，如IBM?C-Cube?iCompression?Fujitsu;另一方面，隨著嵌入式微處理器和OS的發展，嵌入式系統也具有了強大的處理功能，如網絡通信?圖像處理等?在這種背景下設計了以下的嵌入式圖像壓縮系統?

1 系統框架

系統主體框圖如圖1，主要分兩部分：一部分以Fujitsu的MB86390芯片為主實現圖像實時壓縮編碼?該部分輸入模擬視頻?音頻，經過視頻A/D芯片SAA7113?音頻A/D芯片PCM1800數字化后送至MB86390實現MPEG-2壓縮，輸出TS傳輸流，并且提供串行通信總線與MPC860T完成通信?另一部分是以MPC860T為主的通信電路設計，主要實現與MB86390輸出的TS傳輸流的接口，完成TS傳輸流在快速以太網上的傳送，與視頻服務器的通信，提供通信口實現與MB86390芯片通信和對云臺的控制?

2 圖像壓縮部分設計

2.1 MB86390編碼器的介紹

該芯片框圖如圖2?該芯片內嵌32BITrisc處理器，主要完成實時壓縮編碼，在片內實現Mpeg2 MP@ML級視頻編碼，遵循ISO/IEC13818-2標準，最大編碼速率達15Mbps;實現Mpeg Layer1/2音頻編碼，遵循ISO/IEC11172-3標準，最大編碼速率達448kbps;同時遵循ISO/IEC13818-1標準實現系統數據復用，能輸出PES?PS?TS流可選，并能根據系統所提供的帶寬輸出最大速率20Mbps?數字化后視頻輸入數據為8位，可以為D1格式或者Y/C復用輸入格式?音頻的取樣率支持32kHz?44.1kHz和48kHz可選?碼流輸出通過8位并口，可同步或者異步握手輸出，或通過DMA方式傳送至SDRAM?該芯片還提供了豐富的API接口，可以對許多參數進行設置，如視頻輸入格式?音頻采樣率?編碼后的各種PID?平均碼率等?

2.2 電路設計

該部分電路主要完成 MB86390與視音頻A/D的連接?MB86390基本上能與大多數芯片直接聯接?在本設計中，選用SAA7113作為視頻A/D?由于MB86390為其提供I2C總線接口，而且其初始化等操作能通過MB86390完成，相應的連線也比較方便;對于MB86390與音頻A/D接口可以通過主從兩種方式實現，即由MB86390提供數據與左右聲道接口時鐘，或者由音頻A/D來提供?但是必須注意系統編碼的時鐘必須與接口數據時鐘同步，在這里使用TI公司的PLL1705鎖相環實現時鐘同步?圖3給出了這部分信號連接的電路?

3 接口通信部分設計

3.1 MPC860T網絡通信處理器介紹

MPC860是Motorola公司繼MC68360后推出的新一代通信處理器，內部包括三部分：PowerPC core模塊?系統接口單元模塊（SIU）?通信處理模塊（CPM）?PowerPC是主處理單元，包括Cache和內存管理單元，在40MHz時鐘下能達到52MIPS的處理能力?系統接口單元主要完成內部總線與外部總線的接口，也提供一些其它功能，如總線檢測?軟件看門狗?多個定時器?PCMCIA接口等?通信處理模塊是該芯片的核心，其內部還嵌入了一個RISC?因而MPC860從某種意義上說，是一種雙處理器結構?該模塊集成了4個串行通信控制器（SCC）?2個串行管理單元（SMC）?一個串行外設單元（SPI）?一個I2C總線接口單元?

串行通信控制器（SCC）根據型號不同集成多種功能，如以太網控制器?HDLC控制器等;它還能實現多通道HDLC控制器，例如：提供T1/E1接口，對在T1/E1中的每個時隙分別實現HDLC通信，如交換機中的7號信令處理?串行管理單元（SMC）的功能相對弱一些，一般用來實現UART?串行外設單元（SPI）用來實現與SPI總線通信?I2C總線接口支持主從模式，與具有I2C總線的器件單元進行通信?通信處理模塊（CPM）中還含有4個獨立的波特率發生器，可以被連接到串行通信控制器（SCC）和串行管理單元?除了這些處理通信協議的功能外，通信處理模塊（CPM）還具有多個獨立的DMA通道，進一步提高CPM的處理效率?

3.2 電路設計

本MPC860T系統中選用了256KB的EPROM?128MB的SDRAM，與以太網的接口器件選用Level one公司的LXT971A?該電路比較常見，引腳處理比較固定，故本文不再贅述?這里著重討論MPC860T與MB86390之間的電路設計?在本設計中，需要MB86390芯片8位并口輸出TS流?MB86390的8位并行輸出口具有兩種功能：當XERROR腳為高時，并行口輸出正常的壓縮碼流，其異步接口時序如圖4;當XERROR腳為低時，并行口上輸出的是MB86390的錯誤報告?這樣使電路設計相對復雜些?本設計方法是當XERROR變低時，使其對MPC860T產生中斷，同時將STDATA口連接到MPC860T上空余的通用I/O腳上，根據中斷后讀其不同的值來實現軟件相應的操作;當XERROR腳為高時，使用FIFO實現與MB86390之間的數據接口，在本設計中，選用IDT公司idt72v02，512×9bit異步FIFO?在FIFO的寫入端，根據STEN和STDATA及FIFO的時序圖，可以直接連接;在FIFO的讀出端，使用中斷操作，即當FIFO中數據達到半滿時，給MPC860T一個中斷，然后MPC860T連續讀取FIFO中的一段數據?該部分的主要接口電路如圖5?

4 應用

本系統用途廣，最常見的應用是用于需要高質量圖像的網絡監控，如小區安防?海關?銀行等?用戶不必再象基于PCI的系統那樣，增添一個監控處就要放置一臺計算機，或者加長模擬視頻傳輸電纜，只要將本設備接入以太網絡就可以了，而且網絡上的任何一臺計算機可以監測到圖像，如圖6所示?如接入ATM網絡，寬帶SDH支持，用戶在遠端還可以通過網絡監測?這樣當發生緊急情況時，遠端報警中心可以實時地觀察到高質量圖像? 顯然，隨著嵌入式技術和圖像壓縮技術的發展?通信技術的進步，可以預見，將會有更多的圖像壓縮芯片和更高處理能力的嵌入式處理器出現，開發嵌入式的網絡圖像通信產品將會是一種必然趨勢?本設計產品集成度高，圖像質量比較好，具有較高的實用價值和較廣闊的市場前景?

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