基于TM1300的嵌入式网络视频编码器的设计

M 后，便各自开始正常工作了。

　　2. 4 　协议处理单元

　　协议处理单元以TM1300 （ 2） 为核心， 扩展EEPROM 和16M SDRAM ，其电路与视频编码单元相应的内存接口和启动电路设计类似.TM1300（2） 的工作模式为从模式，在上电复位后，通过I2C 总线从串行EEPROM 中读取启动信息，配置时钟分频寄存器和SDRAM 寄存器。 然后等待由TM1300 （1） 完成系统启动的剩余工作，包括MMIO 空间、DRAM 空间的配置等， 等待TM1300（1） 将FLASH 中的相应的应用程序搬移到TM1300 （2） 的SDRAM 中， TM1300 （2） 便可以开始正常工作了。

　　2. 5 　网络接口单元

　　网络接口单元原理图如图3 所示， 以REALTEK的RTL8139C（L）以太网控制器为核心，经以太网变压器ST6118T 和RJ 45 插座，通过双绞线连接到局域网。 RTL8139C（L） 接口和PCI2.1规范完全兼容，可以很方便的挂在TriMedia 的PCI 总线上。 以太网接口把视频编码及协议处理后的数据按以太网的数据格式打包传送到以太网，同时自动监测接收端的数据变化，把接收到的数据拆包，传送到TM1300 （2） 。

　　图3 　网络接口单元原理图

　　2. 6 　外围扩展单元

　　外围扩展单元原理图如图4 所示， 以WINBOND公司的具有两个串口的单片机W77E58 为核心， 扩展IDT7130 双口RAM ，MAX232 和MAX485. W77E58 通过串口0 根据RS-485 接口标准实现对摄像头及云台的控制，通过串口1 传送RS-232 透明数据 。 W77E58 和TM1300 （1） 之间通过自定简单协议对双口RAM进行存取，从而相互传递控制信息和数据。 外围扩展单元的功能是通过对W77E58 编程来实现的，为了提高程序运行的可靠性，在我们的单片机程序开发中还使用了看门狗定时器。

　　图4 　外围扩展单元原理图

　　3 　软件结构

　　3. 1 　编码器软件体系结构TSSA

　　TSSA（ TriMedia Software St ream Arc2hitecture） 是由应用层模块（Application） 与若干功能模块（Component ） 组成的建立在数据包交换上的一种流结构。 沿用了COM 技术中软组件对象（Software Component） 交互的思想，提出了对多媒体数据流进行处理的一种组件对象模型 。 其中应用层模块负责系统的初始化， 采用软件流体系结构可以大大简化多媒体应用开发。 TSSA 体系分为以下几层（见表1） ：

　　各个功能模块的创建、启动、关闭以及状态的改变，接收某个功能模块的响应。 每个功能模块由OL层、操作系统抽象层、AL 层、设备库层组成。 功能模块之间、功能模块与应用层模块之间通过数据包交换数据，数据包在消息队列中传递，消息队列将各个功能模块、功能模块与应用层模块连接起来。

　　3. 2 　编码器软件组成结构

　　编码器软件组成结构如图5 示（不包括单片机编程部分） 。 主控模块相当于TSSA 中的应用层模块，负责创建、运行视频编码模块、协议处理模块和信道接口模块，并通过响应队列与命令队列在各功能模块之间转发控制与状态消息。 视频编码模块实现遵循H.263 协议的视频压缩编码 ;协议处理模块实现H.323 协议栈 ;信道接口模块实现将数据报封装成MAC 帧送上具体的物理信道。 各个功能模块之间通过双向消息队列交换数据。

　　图5 　编码器软件组成结构

　　主控模块和各个功能模块在pSOS 操作系统中都作为任务（task） 独立运行，它们之间任务状态的变化完全靠对资源的获取是否能够满足（通过调用pSOS 系统内核） 来实现.pSOS 根据任务的优先级来动态地切换各个任务，以保证系统的实时性。 为提高主控模块对状态消息的响应灵敏度，我们将主控模块的优先级设计比功能模块高。视频编码模块作为编码器的核心部分占用了系统的绝大部分资源从而决定了编码器的性能。针对多媒体通信系统的实时性要求，我们在编码软件模块的实现过程中采用了多种优化策略。 除了对编码程序代码进行结构和局部优化，视频压缩中选取快速运动估计算法等方法外， 特别针对TM1300 的CPU 体系结构，将循环展开进行并行处理，充分利用TM1300 提供的多媒体指令和编译优化等其它策略。 实践表明在使用上述优化策略后编码器的图像编码帧率提高了一倍以上。

　　4 　结束语

基于TM1300 芯片的嵌入式网络视频编码器具有成本低，可靠性好的优点，并且由于在设计和实现过程中充分利用TriMedia 专门针对多媒体信息处理设计的硬件结构和TSSA 软件体系，因此同时获得了良好的性能。 嵌入式编码器遵循ITU-T H.263 协议，可以与兼容H.323 协议的终端实现互联互通，实现了实时的视频传输，获得了清晰流畅的运动图像。 码率可以从64kbps～1920kbps 选择来调节帧率和获得不同级别