基于TMS320 DM355监控服务器设计与实现

本设计以TI公司DaVinci系列芯片作为硬件平台，结合嵌入式Linux操作系统，实现了基于TMS320DM355的视频服务器。本文阐述了各硬件模块的选型与功能，以及服务器的软件架构与实现。同时给出了整个网络视频监控系统的框架，包括视频服务器、网络传输链路及客户监控端。本设计采用MPEG4视频编码标准，由DM355内部的MPEG/JPEG协处理器完成。实验表明，在带宽充足的条件下，可实现实时监控。

1．引言

　　多媒体监控一直是人们关注的应用技术热点之一，它以直观、方便、信息内容丰富等特点被广泛应用于许多场合。而随着嵌入式系统和视频压缩技术的不断发展，基于嵌入式技术的视频监控系统也得到了快速的发展与应用。其通过把摄像机输出的模拟信号转化为数字信号，再经过嵌入式系统编码和传输。在客户端，通过安装监控软件，或者直接通过Web进行监控。采用嵌入式Linux操作系统的视频监控系统具备编码处理、网络通信、自动控制等强大功能，直接支持网络传输和网络管理，使得监控范围达到了一定的广度。

　　此外，嵌入式处理器的发展也日新月异，有专注于控制的ARM系列处理器，擅长快速计算的DSP处理器，还有一些针对性非常强的处理器，可以实现硬件视频编解码等。而德州仪器（TI）新近推出的针对便携式高清（HD）视频产品市场的达芬奇（DaVinci）处理器TMS320DM355处理器，结合了它们的特长。其内部具有一个ARM9EJ-S的主处理器，负责整个系统的控制，同时也集成了一个MPEG/JPEG协处理器，专注于MPEG/JPEG算法的实现。其内部的视频处理子系统（VPSS）及其它外设可方便快速的实现视频的采集、预处理、显示、网络传输等功能。同时，其低廉的价格也为用户降低了成本。而本设计即选用此处理器。

　　2．视频监控系统整体框架

　　本嵌入式网络视频监控系统由视频服务器、网络传输链路、客户监控端等3部分组成。视频服务器负责音视频等数据的采集、压缩处理等，网络传输链路将视频服务器压缩和发送的多媒体数据进行传输，而客户端监控部分接收音视频数据，进行解压、显示以及对视频服务器的控制等。整个系统的示意图如图1所示。

图1视频监控系统示意图

　2.1．视频服务器

　　视频服务器采用德州仪器（TI）新近推出的达芬奇(DaVinci)系列处理器TMS320DM355作为主处理器，接收CCD摄像头采集的视频信号，进行预处理及MPEG4压缩，然后将压缩后的数据通过网络传输。同时，接收上位机发送的命令，解析并且执行。每个设备都具有唯一的ID，当客户端进行连接时，服务器会首先检查ID号是否匹配，以防止恶意连接。此外，当视频服务器运行异常时，其内部的守护进程会进行监视，适当的时候进行重启。

　　2.2．网络传输链路

　　网络传输链路负责多媒体数据的传输。此处，可以根据实际需求，进行网络传输链路的选择。局域网（LAN）、无线局域网（WLAN）、INTERNET、CDMA、3G等都是可供选择的传输链路。其中，局域网（LAN）和无线局域网（WLAN）带宽充足、稳定，并且设备简单，易于实现，但会受到距离的限制。INTERNET和CDMA网络可以使监控距离得到扩展，但是其带宽受限，图像质量会受到影响。而最新的3G网络也是一个不错的选择，带宽在静止状态下可以达到2Mbps，但是其在稳定性方面还待测试。用户可以根据自己的需求进行选择，或者直接搭建专线网络，以实现各自的监控指标。

　　2.3．客户监控端

　　客户端主要与各个视频服务器进行连接，以实现监控。客户端可以采用PC机或者便携式设备，与网络传输链路相连，通过上位机软件与视频服务器连接，接收视频服务器发送的多媒体数据，进行解码，然后在上位机显示。同时，向视频服务器发送控制命令，实现云台、镜头等的控制。3．视频服务器硬件设计3.1．整体框架视频服务器完成视频的采集、MPEG4压缩和网络传输，以及云台、镜头等的控制。其硬件结构框图如图2所示。

图2视频服务器硬件结构框图

　4.1．系统上电及引导程序

系统上电时，是由DM355的输入引脚BTSEL[1:0]来决定从ROM或者AEMIF启动。此设计处选择从ROM启动。此时，系统直接跳转到内部ROM的起始地址（0X00008000）执行指令。内嵌的ROM启动代码（RBL）进行一些配置操作，然后读取BOOTCFG寄存器来决定是从NAND、MMC/SD或者UART启动。本设计选择NAND启动。NANDflash里预先烧写好了U-boot、Linux内核以及根文件系统。NAND启动以后，会读取bootloader的stage1部分的指令对系统进行必要的设置，然后将stage2部分的代码搬移到SDRAM中进行执行。当用户选择启动内核