浅谈嵌入式网络视频服务器的设计

　　嵌入式网络视频服务器是一种提供网络视频传输和共享的嵌入式设备，是为构建高可靠性的多媒体数字监控系统而设计开发的，数字监控系统是指通过软硬件将监控头采集到的图像处理成数字信号，传送到电脑进行处理。对于数字监控系统，根据系统各部分功能的不同，我们将整个数字监控系统划分为七层——表现层、控制层、处理层、传输层、执行层、支撑层、采集层。当然，由于设备集成化越来越高，对于部分系统而言，某些设备可能会同时以多个层的身份存在于系统中。控制层是整个安防监控系统的核心，它是系统科技水平的最明确体现。通常我们的控制方式有两种——模拟控制和数字控制。模拟控制是早期的控制方式，其控制台通常由控制器或者模拟控制矩阵构成，适用于小型局部安防监控系统，这种控制方式成本较低，故障率较小。但对于中大型安防监控系统而言，这种方式就显得操作复杂且无任何价格优势了，这时我们更为明智的选择应该是数字控制。

　　1 系统组成与工作原理

　　网络视频服务器系统又叫数字视频编码器，是一种压缩、处理音视频数据的专业网络传输设备，由音视频压缩编解码器芯片、输入输出通道、网络接口、音视频接口、RS485串行接口控制、协议接口控制、系统软件管理等构成，主要是提供视频压缩或解压功能，完成图象数据的采集或复原等，目前比较流行的基于 MPEG-4或H.264的图像数据压缩通过Internet网络传输数据以及音频数据的处理。网络视频服务器在目前视频领域中的应用主要是利用网络视频服务器构建远程监控系统。基于网络视频服务器的多通道数字传播技术具有传统的基于磁带录像机的模拟输出系统无可比拟的诸多优势，网络视频服务器采用开放式软硬件平台和标准或通用接口协议，系统扩展能力较强，能够与未来全数字、网络化、系统化、多通道资源共享等体系相衔接。

　　                     图1 系统框图                                                   图2 AT2042与CPU的通信机制

　　2 视频编码模块

　　视频编码模块的核心是Pentamicro公司生产的AT2042，它是一个内置微控制器ARM946E 的双通道音视频编解码芯片，可支持MPEG-4/2/1和JPEG标准的视频压缩编码，具有画面缩放、颜色数据格式变换、噪声抑制滤波等功能。 AT2042能直接与IBM、Motorola、ARM、Xscale和Axis等多种CPU接口，无需其它附加电路。MPC860T对AT2042的控制和访问可通过AT2042的状态寄存器和命令寄存器以及四个输入输出队列：发送/接收队列，复用/解复用队列。AT2042与CPU的通信机制如图2所示

　　AT2042与CPU的通信实现情况如下：CPU通过命令寄存器来控制内置微控制器ARM946E的操作状态；通过状态寄存器来检查 AT2042内部各个FIFO的操作状态；通过接收队列给AT2042发送各种配置参数，以及所有内置微控制器ARM946E所需要的相关参数；通过复用队列将压缩编码后的比特流读出。

　　3网络传输模块

　　3.1 MPC860T最小系统设计

　　MPC860T是Motorola公司的高性能的32位PowerPC嵌入式处理器，有三个主要的功能模块：嵌入式的PowerPC内核、RISC通信处理模块（CPM）和系统接口单元（SIU）。MPC860有两个CPU：PowerPC和32位RISC。PowerPC执行高层代码，RISC处理实际通信的低层功能，2个处理机互相配合工作。这种双处理器构架，分担了主CPU的工作量，提高了处理效率，同时降低了芯片功耗，特别适合于各种通信及控制领域的嵌入式应用。MPC860T最小系统如图3所示。

　　3.1.1 电源

　　电源作为一个系统的能量提供者，在整个系统设计中成为必不可少且至关重要的一个环节。MPC860T的工作电压为3.3V，需提供一个3.3V/1A的直流稳压电源给CPU及外围电路。

　　3.1.2 时钟电路

　　MPC860时钟系统为所有片上或片外设备提供不同的时钟。MPC86OT一共有两个参考时钟源，一个是其工作频率的晶振，连接EXTCLK脚，一个是 32KHz的晶体，连接EXTAL和XTAL脚。设计中，两个外部时钟源都用到了。EXTCLK外接一个5MHz的晶体振荡器作为SPLL的参考时钟源，在EXTAL和XTAL之间接一个32.768KHz的晶体作为实时时钟的参考时钟源。

　　3.1.3 复位模块

MPC860T包括上电复位、外部硬复位、内部硬复位、JTAG 复位