基于DM642的嵌入式网络视频服务器的设计

　　引言

　　目前的安防监控领域的主流产品是DVR（数字硬盘录像机），它的主要特点是适合监控点集中的局域监控应用。但是，随着对于远程分布式监控需求的增长，嵌入式网络视频服务器以其可靠性高，组网方便等优点越来越受到安防领域厂商和客户的重视。视频服务器的解决方案有多种选择，但是市场产品的主流一般选择两种方案：（1）CPU+ASIC。该方案选择以ARM为核的CPU和专用媒体处理芯片搭建。优点是开发时间相对较短，但由于采用ASIC，灵活性较差，产品一旦定型，很难更改。（2）采用面向媒体处理的专用DSP。其开发时间不长，优点是由于算法是软件代码，所以可以不断对产品性能进行升级，重复开发成本较低。基于以上几点，本系统采用第二种方案设计。

　　一．系统的硬件设计。

　　视频服务器最主要的功能是完成图像和声音的采集、压缩及传输的功能。视频服务器用到的核心技术一般包括视频压缩算法，音频压缩算法，网络传输协议。目前市场上的主流技术主要是MPEG4或H26x视频压缩算法、AAC音频压缩算法、G.72x语音压缩算法（或AAC音频压缩算法），TCP/IP协议等。DM642是TI公司推出的一款针对多媒体处理领域应用的DSP，它是在C64x的基础上，增加了很多外围设备和接口。该DSP为548脚BGA封装，高度集成化。主要外围设备包括：三个可配置的视频接口，可以和视频输入，输出或传输流输入无缝连接。VCXO内插控制端口（VIC）10/100Mbps以太网口（EMAC）。数据管理输入输出模块（MDI0）。多通道音频串行端口（McASP）。I2C总线模块。两个多通道有缓存的串口（McBSPs）。三个32-bit通用定时器。用户可配置的16-bit或32-bit的主端口接口（HPI16/HPI32）。6Mhz32-bit的PCI接口。通用I/0端口（（GPIO）。64-bit的外部存储单元接口，支持和同步或异步存储单元的连接。

　　系统硬件框图如下：

　　本系统设计3路视频端口，2路板上解码器和1路板上编码器，32Mbytes同步DRAM 通过FPGA的OSD 4Mbytes Flash memory　，10/100以太网端口通过FPGA内寄存器执行的板卡软件配置导入加载选项配置。DSP芯片通过64bit的EMIF接口或8/16bit的3路视频接口连接板上外围设备。SDRAM、Flash、FPGA和UART每一个设备占用其中的一个接口。EMIF接口也连接扩展背板接口，扩展背板接口用来连接背板。 板上的视频解码器和编码器连接到视频端口和扩展连接器上。母板上的2个编码器和1个解码器都符合标准规范。McASP可以通过软件重新设定成为一个扩展接口。可编程逻辑门阵列又被称为FPGA，用来执行板上组合在一起的逻辑程序。FPGA有基于软件用户端口的寄存器，用户可以通过读写这个寄存器来配置板卡。

　　系统的硬件设计主要有以下几个部分。

　　（1）存储器映射。C64xx系列DSP有大量的字节可设定的地址空间。程序代码和数据可被存储在统一标准的32bit地址空间的任何位置。 默认状态下，内部的寄存器从0x00000000地址空间开始存储。一小部分存储器可由软件重新映射为L2高速缓存，而不是固定的RAM。 EMIF（外部寄存器端口）有4个独立的可设定地址的区域，称为芯片使能空间（CE0-CE3）。当Flash、UART和FPGA映射到CE1时，SDRAM占据CE0。背板使用CE2和CE3。CE3的一部分被配置给OSD功能的同步操作和扩展的FPGA中的其他同步寄存器操作。

　　（2）EMIF端口。本系统设计一个64bit长的外部存储器端口。将地址空间分割成了四个芯片使能区，允许对地址空间进行8bit、16bit、32bit和64bit的同步或不同步的存取。DM642板使用芯片使能区CE0、CE1和CE3。CE0被发送给64bit的SDRAM总线。CE1被8bit的Flash、UART和FPGA功能使用。CE3被设置成同步功能。CE2和CE3都被发送给背板接口连接器。

　　（3）SDRAM寄存器端口。本系统设计在CE0空间连接了64bit的SDRAM总线。这32兆的SDRAM空间用来存储程序、数据和视频信息。总线由外部PLL驱动设备控制，运行在133MHz的最佳运行状态。SDRAM的刷新由DM642自动控制。 EMIF使用的PLL被称为ICS512，PLL的输入时钟是25MHz。DM642可以配置EMIF时钟的原始值。ECLKIN针脚一般为默认值，但其也可通过分频CPU时钟，来控制EMIF的时钟频率。在复位时，通过对ECLKINSEL0和ECLKINSEL1针脚的操作进行设置，其与EA19和EA20针脚共同分享EMIF的地址空间。

（4） Flash寄存器接口 本系统设计4M的Flash，映射在CE1空间的低位。Flash寄存器主要被用来导入装载和存储FPGA的配置信息。DM642评估板的CE1空间被配置成8bit，Flash寄存器也是8bit。由于CE1的可利用地址空间小于Flash的空间，所以利用FPGA来产生3个扩展页。这