（信息与通信工程专业论文）基于DM6437的网络视频平台的研究与实现.pdf

中文摘要 摘要 随着社会发展和技术进步，视频监控技术已处于数字化、网络化时代的发展 期，进行数字视频监控技术的研究正成为当前的热门课题，而达芬奇( d a v i n e i ) 技术的出现加速了这一进程的发展。达芬奇技术以其高效的处理器、专用的视频 处理子系统、高度集成化的软件、足够低的成本以及高度灵活性等各方面的优势 使得其在数字视频方面有着广泛的应用前景。论文正基于此技术，对嵌入式网络 数字视频系统的实现进行了深入的研究与探讨。 首先，论文对t i 公司的t m s 3 2 0 d m 6 4 3 7 视频开发评估板、d s p b i o s 实时操 作系统进行了分析，然后基于d s p b i o s 进行了设备驱动与软件总体结构的设计， 并将系统软件分成了视频模块及网络模块两部分。 接着，论文从具体应用入手，研究了h 2 6 4 压缩编码标准与基于达芬奇技术 的c o d e ce n g i n e 编码引擎，并基于c o d e ee n g i n e 开发了h 2 6 4 视频压缩编码应用， 讨论了软件体系中包括视频采集与编码的视频模块的实现。 最后，论文研究了1 1 公司为c 6 0 0 0 系列d s p 提供的网络开发工具包n d k ， 并借助d s p b i o s 操作系统，运用网络开发包n d k 提供的t c p i p 协议栈，搭建 了网络传输的软件平台。在网络模块的实现中，为了提高系统的实用性，将网络 初始化时口静态地写入改为等待获取客户端设置的p ，并结合系统的实际需求， 针对视频网络存储与实时视频监控两种应用分别采用了t c p 及u d p 协议视频传输 方案，并整合视频模块，实现了h 2 6 4 实时压缩编码视频数据的网络传输。 同时，为了加强系统与用户的互交，构建了w e b 服务器，实现了b s 访问。 论文以t c p i p 协议栈的网络传输平台为基础，对唧超文本传输协议进行了分 析，并采用c g i 通用网关接口技术实现了网络用户身份认证以及w c b 站点的互交。 关键词：达芬奇技术：t m s 3 2 0 d m 6 4 3 7 ：编码引擎：网络开发包( n d k ) ：w e b 服务器 英文摘要 a b s t r a c t a l o n gw i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h es o c i e t ya n dt e c h n o l o g y , v i d e os u r v e i l l a n c eh a s c o m et ot h ed i g i t a l i z e da n dn e t w o r k - b a s e dd e v e l o p i n gp e r i o d d i g i t a lv i d e os u r v e i l l a n c e t e c h n o l o g yi sb e c o m i n gah o tt o p i ca tp r e s e n t , a n dt h ea p p e a r a n c eo fd a v i n e i t e c h n o l o g ya c c e l e r a t e st h ep r o c e s s d a v i n c it e c h n o l o g yh a sh i g h - p e r f o r m a n c ep r o c e s s o r , d e d i c a t e dv i d e op r o c e s s i n gs u b s y s t e m , h i g hi n t e g r a t e ds o f t w a r e ，l o w c o s ta n dh i 曲 f l e x i b i l i t y , e t c t h e s ea d v a n t a g e sm a k ei th a v eaw i d ea p p l i c a t i o np r o s p e c ti nt h ea r e ao f d i 百t a lv i d e o b a s e do nt h i st e c h n o l o g y , t h ep a p e rm a k e sa l li n - d e p t hs t u d yo ft h e e m b e d d e dn e t w o r kd i g i t a lv i d e os y s t e m f i r s to fa l l ，t h ep a p e rm a k e sab r i e fi n t r o d u c t i o no ft i st m s 3 2 0 d m 6 4 3 7v i d e o d e v e l o p i n ge v a l u a t i o nm o d u l ea n dd s p b i o sr e a l t i m eo p e r a t i n gs y s t e m t h e nb a s e d o nd s p b i o s ，t h ed e v i c ed r i v e r sa n dt h eo v e r a l ls t r u c t u r eo fs y s t e ms o f t w a r ea l e d e s i g n e d ，a n dt h es o f t w a r ei sd i v i d e di n t ot h ev i d e om o d u l ea n dn e t w o r km o d u l e s e c o n d l y , t h ep a p e rs t a r t sf r o mt h es p e c i f i ca p p l i c a t i o nt os t u d yt h ec o m p r e s s i o n c o d i n gs t a n d a r dh 2 6 4a n d c o d e ce n g i n ew h i c hi sb a s e do nd a v i n c it e c h n o l o g y a n d t h e nt h ep a p e rd e v e l o p st h ea p p l i c a t i o no ft h eh 2 6 4v i d e oc o m p r e s s i o nc o d eb a s e do b c o d e ce n g i n e , a n dm a i n l yd i s c u s s e st h ev i d e om o d u l eo fs o f t w a r es y s t e m ，i n c l u d i n g v i d e oc a p t u r ea n dv i d e oc o d i n gt a s k f i n a l l y , t h ep a p e rb r i e f l yi n t r o d u c e sn e t w o r kd e v e l o p i n gk i t ( n o k ) w h i c ht i p r o v i d e df o rc 6 0 0 0 s e r i e sd s p ，a n ds e t su pn e t w o r ks o f t w a r ep l a t f o r mu s i n gd s p b i o s a n dt c p i pp r o t o c o ls t a c kp r o v i d e db yn d k i no r d e rt oi m p r o v et h eu s a b i l i t y , w r i t i n g i pi n t oc o n f i g u r a t i o ns t a t i c l yw h e nn e t w o r ki si n i t i a l i z i n gi sc h a n g e dt ow a i tf o rt h ei p w h i c hs e tb yc l i e n t a n dc o m b i n e dw i t ht h ep r a c t i c a ln e e d so fs y s t e m ，t w ok i n d so f a p p l i c a t i o n ：n e t w o r kv i d e os t o r a g ea n dr e a l - t i m ev i d e op l a ya r ed e s i g n e d t h e yu s et c p a n du d p p r o t o c o ls e p a r a t e l yf o rd a t at r a n s m i s s i o n f i n a l l y , v i d e om o d u l ei si n t e g r a t e d t os y s t e mt or e a l i z et h eh 2 6 4v i d e oc o d i n gd a t an e tt r a n s m i s s i o ni nr e a l - t i m e a tt h es a m et i m e , i no r d e rt os t r e n g t h e nt h ei n t e r a c t i o nb e t w e e nt h es y s t e ma n dt h e u s e r , aw e bs e 埴 v e ri sb u i l dt or e a l i z et h eb r o w e r s e r v e ra c c e s s b a s e do nt h en e t w o r k t r a n s m i s s i o np l a t f o r mo ft c p i pp r o t o c o ls t a c kp a p e rm a k e st h ea n a l y s i so ft h eh t t p 英文摘要 h y p e r t e x tt r a n s f e rp r o t o c o l ，a n de n a b l e san e t w o r ku s e ra u t h e n t i c a t i o n , a sw e l la s i n t e r a c t i v ew e bs i t e sb y u s i n go fc g i c o m m o ng a t e w a yi n t e r f a c e t e c h n o l o g y k e yw o r d s ：d a v i n c it e c h n o l o g y ：t m s 3 2 0 d m 6 4 3 7 ；c o d e ee n g i n e ：n e t w o r k d e v e l o p i n gk i t ( n o k ) ；w e b s e r v e r 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写成硕士学位论文 ! 基壬旦丛鱼玺2 鳆圆鳖煎麴垩盆煎班窥皇塞班：。除论 文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经 公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名：蕴兰圣 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学 位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论 文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到 中国优秀博硕士 学位论文全文数据库( 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社) 、中国学位论 文全文数据库( 中国科学技术信息研究所) 等数据库中，并以电子出版物形式 出版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。 本学位论文属于：保密口在年解密后适用本授权书。 不保密d ( 请在以上方框内打搿4 劳) 论文作者签名；芸厂z 殳导师签 日期：卯 基于d m 6 4 3 7 的网络视频平台的研究与实现 第1 章绪论 1 1 课题研究背景 随着人们生活水平的不断提高，特别是物质生活水平的提高，人们越来越重 视自己的个人安全与财产安全【1 】；同时，经济的飞速发展伴随着城市流动人口的急 剧增加，给城市的社会治安增加了新的难题，要保障小区的安全，防止偷抢事件 的发生，就必须有自己的安全防范系统，带有视频监控的智能化小区建设已成为 当前的发展趋势；随着科学技术的不断进步，尖端科学技术的应用也越来越普遍， 国内外的先进技术，先进经验在各行各业中得到了广泛的应用，安全防范工作也 不例外，而在视频监控领域尤其突出。 视频监控广泛应用于金融、电力、交通、公安消防、家庭等各个领域，几乎 覆盖了各行各业，视频监控的技术和手段也在不断地发展和提高【2 】。网络通信技术 及视频数据压缩技术的发展使得远程监控成为可能，尤其是视频编码标准h 2 6 4 的出台，标志着视频编码技术的日渐成熟，在编码性能上有了很大的提高。另一 方面，处理器芯片的飞速发展，使得视频监控硬件平台的视频信号处理能力得到 大大提升。同时，处理器成本的降低也使得智能化监控开始逐步普及。 目前，视频监控技术正处于数字化、网络化时代的发展期，进行数字视频监 控技术的研究正成为当前的热门课题。 1 2 视频监控系统发展现状 目前，视频监控系统从采用的监控技术上来讲，正处在数控模拟系统与数字 系统混合应用并将逐渐向数字系统过渡的阶段，从使用的范围上来讲，正处于从 企业等高端用户向公众服务、普通家庭用户过渡( 2 1 1 3 。 在国内外市场上，主要推出的是数字控制的模拟视频监控和数字视频监控两 类产t 2 1 。前者技术发展已经非常成熟、性能稳定，并在实际工程应用中得到广泛 应用，特别是在大、中型视频监控工程中的应用尤为广泛；后者是新近崛起的以 计算机技术及图像视频压缩为核心的新型视频监控系统，该系统解决了模拟系统 第1 章绪论 部分弊端而迅速崛起，但仍需进一步完善和发展。 1 2 1 数控模拟视频监控系统 数字信号控制的模拟视频监控系统分为以下两种类型：种是基于微处理器 的视频切换控制加p c 机的多媒体管理，一种是基于p c 机实现对矩阵主机的切换 控制及对系统的多媒体管理。 由于数控模拟视频监控系统中信息流的形态没有变，仍为模拟的视频信号， 系统的网络结构主要是种单功能、单向、集总方式的信息采集网络，介质专用 的特点，因此系统尽管已发展到很高的水平，已无太多潜力可挖，其局限性依然 存在，要满足更高的要求，数字化是必由之路。 模拟监控系统的主要缺点有：模拟视频信号的传输工具主要是同轴电缆， 而同轴电缆传输模拟视频信号的距离不大于1 k m ，双绞线的距离更短，这就决定 了模拟监控只适合于小范围的区域监控：系统的扩展能力差；在模拟监控系 统中，由于各部分独立运作，相互之间的控制协议很难互通，无法形成有效的报 警联动。 1 2 2 数字视频监控系统 9 0 年代末，随着多媒体技术、视频压缩编码技术、网络通讯技术的发展、数 字视频监控系统迅速崛起，现今市场上有两种常见的数字视频监控系统类型，一 种是以数字录像设备为核心的视频监控系统，另一种是以嵌入式视频w e b 服务器 为核心的视频监控系统。 ( 1 ) 数字监控录像系统通常分为两类：一类是基于p c 机组合的计算机多媒 体工作方式；另一类是嵌入式数字监控录像系统。 基于p c 的视频监控录像系统的组成结构为：兼容工控p c 机+ 视频采集卡+ 普通较可靠的操作平台+ 应用软件。数字视频压缩编码技术日益成熟，计算机的普 及化，为基于p c 机的多媒体数字监控录像系统创造了条件。但随着基于p c 机的 视频监控录像系统的发展，在实际工程使用过程中，也暴露出一些不足，主要是 系统工作的不稳定性。 基于d m 6 4 3 7 的网络视频平台的研究与实现 嵌入方式的视频监控系统主要由嵌入式媒体处理器或a s c i + m p u m c u 、相 关支撑硬件、嵌入式操作系统及多媒体处理应用软件系统等组成，它是集软硬件 于一体的可独立工作的“器件一。由于为专用系统，视频处理实时性好，性能稳 定，但网络功能、音视频同步等方面难令人满意。 ( 2 ) 嵌入式视频w e b 服务器最突出的特点是：视频服务器内置一个嵌入式 w e b 服务器，采用嵌入式实时多任务操作系统。摄像机送来的视频信号数字化后 由高效压缩芯片压缩，通过内部总线送到内置的w e b 服务器，网络上用户可以直 接用通用的浏览器观看w e b 服务器上的摄像机图像，授权用户还可以控制摄像机、 云台、镜头的动作或对系统配置进行操作。由于把视频压缩和w e b 功能集中到一 个体积很小的设备内，可以直接连入局域网，达到即插即看，省掉多种复杂的电 缆，安装方便( 仅需设置一个p 地址) ，用户也无需安装任何硬件设备，仅用浏 览器即可观看。 1 3 本文的主要研究工作 本文对数字网络视频系统进行研究。针对低成本、高性能的需求，在t i 公司 的d a v i n c i 技术评估板t m s 3 2 0 d m 6 4 3 7e v m 上进行视频通信系统的软件开发。论 文的主要工作包括以下几个部分： ( 1 ) 系统的总体设计。包括对达芬奇技术、硬件开发环境、实时操作系统 d s p b i o s 以及设备驱动的开发进行介绍，并简述了系统软件的总体结构。 ( 2 ) 对h 2 6 4 压缩编码标准和基于达芬奇技术的c o d e ce n g i n e 编码引擎开发进 行研究，并基于此设计h 2 6 4 视频编码应用软件。其中包括视频采集和视 频压缩编码的具体实现。 ( 3 ) 利用t i n d k 网络开发套件进行网络通信的软件设计。其中包括网络模块的 实现和w e b 服务器的构建。首先，设计了获取i p 任务，由客户端对d s p 服务器端的口进行初次设置；而网络传输则根据视频网络存储、实时视频 监控两种不同的应用分别进行了设计；同时，w e b 服务器的构建使用户可 以通过浏览器进行用户身份认证并对d s p 的i p 信息进行查询或修改。 第2 章系统总体结构设计 第2 章系统总体结构设计 2 1 达芬奇( d a vin ci ) 技术概述 数字视频技术的发展包含了四大要素，即：处理器、开发工具、软件以及第三 方系统专业技术支持。由于能够在集成这四种要素的平台中实现数字视频、音频、 语音与话音技术，因此达芬奇技术为当前数字视频的变革打下了基础f 4 】。 ( 1 ) 达芬奇处理器 达芬奇技术处理器充分利用了t i2 5 年的数字信号处理与集成电路专业技术 来提供系统级芯片( s o c ) ，这种系统针对灵活的数字视频应用而进行了精心优化， 拥有业界领先的性能，并集成了可编程数字信号处理器( d s p ) i 为核、a r m 处理器 以及视频加速协处理器。凭借高效的处理能力、大容量的片内存储器、y o 带宽、 平衡的内部互连以及专用外设组合，基于达芬奇技术的系统级芯片能够以最低的 成本为视频应用提供理想的核心动力。 w 的达芬奇处理器系列利用1 m s 3 2 撇d s p 内核，还包括可升级、可编程 的数字信号处理s o c 、。加速器和外设，适用于范围广泛的数字视频终端设备。目 前达芬奇处理器系列包括呸 t m s 3 2 0 d m 6 4 6 x1 m s 3 2 0 d m 6 4 6 x 数字媒体处理器是专为实时多格式高清 ( h i g hd e f i n i t i o n ，h d ) 视频代码转换而精心打造的基于d s p 的片上系统( s o c ) ；其性 能是原处理器的l o 倍，但价格却只有原来的1 1 0 。t m s 3 2 0 d m 6 4 6 7 包含一个集 成a r m 9 内核、c 6 4 x + d s p 内核、高清晰度视频影像协处理器( r i d v i c p ) 、视 频数据转换引擎和目标视频端口接日。d m 6 4 6 7 旨在解决商业和消费类市场( 包括 媒体网关、多点控制单元、数字媒体适配器、用于安全市场的数字视频服务器和 录像机和口机顶盒) 面临的各种高清代码转换的难题。 t m s 3 2 0 d m 6 4 4 xt m s 3 2 0 d m 6 4 4 x 数字媒体处理器是高度集成的s o c ，基于 a r m 9 2 6 处理器和t m s 3 2 0 c 6 4 x + d s p 内核。目前主要有t m s 3 2 0 d m 6 4 4 6 、 t m s 3 2 0 d m 6 4 4 3 和1 m s 3 2 0 d m 6 4 4 l ，这三款处理器是诸如视频电话、汽车信息娱 乐系统、数码相机、流媒体和p 机顶盒等应用的理想选择。 基于d m 6 4 3 7 的网络视频平台的研究与实现 t m s 3 2 0 d m 6 4 3 xt m s 3 2 0 d m 6 4 3 x 数字媒体处理器基于n 矗s 3 2 0 c 6 4 x + d s p 内核，而且价格低至9 9 5 美元。目前主要有t m s 3 2 0 d m 6 4 3 7 、t m s 3 2 0 d m 6 4 3 5 、 t m s 3 2 0 d m 6 4 3 3 和t m s 3 2 0 d m 6 4 3 1 四款，这四款处理器是对成本要求严格的数 字媒体应用的理想选择，而所包括的特殊特性还让它们适合于空中娱乐系统、机 器视觉系统、机器人技术、视频安全设备和视频电话以及车用视觉系统( 例如车道 偏离、避免碰撞) 。 t m s 3 2 0 d m “7 厂r m s 3 2 0 d m “8t m s 3 2 0 d m 6 4 删s 3 2 0 d m 6 4 8 数字媒体 处理器基于1 m s 3 2 0 c 6 4 x + d s p 内核，适用于多通道视频安全和基础设施应用，其 中包括数码摄影机( d v r ) 、i p 视频服务器、机器视觉系统和高性能成像应用。 t m s 3 2 0 d m 3 5 5t m s 3 2 0 d m 3 5 5 数字媒体处理器，由一个集成视频处理子系 统、一个m p e g - - 4 j p e g 协处理器和一个a r m 内核组成，可提供2 1 6 m h z 或 2 7 0 m h z 的时钟速度。针对便携式和其它低功耗l i d 视频产品进行了优化，该处理 器使当前h d 产品的电池寿命延长了一倍。d m 3 5 5 是数码相栅便携式摄像机、便 携式媒体播放器、p 网络摄像机、数码相框、视频门铃、婴儿视频监控及许多其 它应用的理想选择。 ( 2 ) 达芬奇开发工具 开发者可以立即使用，n 旨在简化设计的基于达芬奇技术的开发工具来开发数 字视频应用，如视频电话、汽车信息娱乐、数码相机、流媒体、m 机项盒、视频 安全系统和尚未发明的数字视频产品。 目前t i 推出的开发工具主要有两个方面【5 】：一个是基于达芬奇技术集成d s p 和a r m 内核的数字视频评估模块( d i g i t a lv i d e oe v a l u a t i o nm o d u l e ，d v e v m ) ；另 一个是基于达芬奇技术d s p 内核的数字视频开发平台( d i g i t a lv i d e od e v e l o p m e n t p l a t f o r m ，d v d p ) 。 基于达芬奇技术集成d s p 和a r m 内核的数字视频评估模块 目前基于达芬奇技术集成d s p 和a r m 内核的数字视频评估模块主要有 d m 6 4 4 6d v e v m 、d m 6 4 6 7d v e v m 、d m 3 5 5d v e v m 。数字视频评估模块由硬 件和软件组成，允许开发人员为a r m 处理器编写可立即投产的应用程序代码和访 第2 章系统总体结构设计 问使用a p i 的d s p 内核。 基于达芬奇技术的d s p 内核数字视频开发平台 目前基于达芬奇技术d s p 内核的数字视频开发平台主要有d m 6 4 3 7d v d p 和 d m 6 4 8d v d p 。数字视频开发平台包括硬件和软件，以便可以立即评估达芬奇d s p 处理器。其中包括生产就绪型d s p b i o s t m 内核、驱动程序、编解码器引擎、评估 编解码器、c o d ec o m p o s e rs t u d i oi d e 和评估电路板。数字视频开发平台为开发者 提供了可在整个设计流程中使用的齐全的平台。 ( 3 ) 达芬奇软件 为了真正意义上地让开发人员克服最初的障碍并且加快产品上市进程，仅仅 开发实施数字视频的基础芯片己经远远不够【4 】【6 1 。开发人员不仅需要处理器，他们 还需要能够直接投入生产的理想代码。换句话说，为了满足其应用的特定需求， 开发人员还需要己经集成到可配置或轻松编程的数字视频子系统的软件。 正像汇编语言向c 语言的过渡使开发人员能够全力开发更高级功能那样，达 芬奇技术使软件开发人员能够摆脱数字视频的具体技术细节。有了达芬奇技术软 件支持，软件开发人员不再需要了解其视频应用中编解码器引擎( c o d c ce n g i n e ) ( 如：m p e g - 2 、h 2 6 3 、w m a 9 ) 的具体细节。我们可以直接利用视频编解码器 的应用编程接1 2 1 ( a p p l i c a t i o np r o g r a m m i n gi n t e r f a c e ，a p i ) ，这样就可以显著简化 视频编解码器软件编程的过程。例如，从编程的角度来看，当软件开发人员需要 得到视频信号时，可以直接调用a p i 或者扩展a p i 函数来完成。a p i 函数使得软 件开发人员可以很容易的从不同的资源里得到视频信号。这是应用达芬奇技术的 一个重要的价值。 达芬奇包含的软件从底层来看，有操作系统( t i 的实时d s p b i o s 内核与 v i r t u a l l o g i x 的l i n u x ) 和设备驱动程序：从多媒体应用编程方面来看，不仅包含 有业界公认的a p i 接口，还有达芬奇a p i ；从网络通信来看，有n d k 网络通信协 议开发包；从多媒体编解码器来看，包含了各种各样类型的多媒体编解码器，例 如h 2 6 4 、m p e g 4 、w m v 9 、w m a 9 、1 3 7 11 等等。以上这些软件都基于c c s t u d i o v 3 3 开发平台。 基于d m 6 4 3 7 的网络视频平台的研究与实现 ( 4 ) 达芬奇第三方系统专业技术支持 t i 第三方成员为达芬奇技术的完善提供了不可或缺的组件、工具等系统专业 技术。如世界领先的m p e g 一4 h 2 6 4 视频压缩方案的供应商a t e m e 公司己经为达 芬奇技术发布了一套新的流媒体软件系统；b l a c k h a w k 公司为达芬奇技术丌发设计 了仿真器等等。目前有将近3 0 多家公司为t i 的达芬奇技术提供包括终端设备解 决方案、嵌入式软件、工程服务、开发工具等在内的系统专业业务。 2 2 硬件开发环境t m s 3 2 0 d m 6 4 3 7e v m 2 2 1t m s 3 2 0 d m 6 4 3 7 简介 t m s 3 2 0 d m 6 4 3 7 是t i 公司2 0 0 6 年推出的、专门为高性能、低成本视频应用 开发的、主频6 0 0 m h z 的、3 2 位定点d s pd a v i n c 一技术的处理器系列。 t m s 3 2 0 d m 6 4 3 7 包括一个d s p 子系统和一个视频处理子系统( v p s s ) ，同时还 带有各种丰富的外设，其功能结构框图如图2 1 所示。 t m s 3 2 0 d m 6 4 3 7 具有下列特剧7 】： ( 1 ) 采用t i 第3 代超长指令集结构( v e l o c i t i 3 ) 的t m s 3 2 0 c 6 4 x + d s p 内核， 主频可达6 0 0 m h z ，支持8 个8 位或4 个1 6 位并行m a c 运算，峰值处理能力高 达4 8 0 0 m i p s ，可实时处理8 路c i f 或3 路d 1 格式的h 2 6 4 编码算法。 ( 2 ) 采用2 级c a c h e 存储器体系结构，在第一级存储器中包含了一个专用的 程序存储器( l i p ) 和一个专用的数据存储器( l 1 d ) ，c p u 进入第一级存储器调 用时可完全不经过c p u 管道运转。l 1 p 和l 1 d 都可以被设置成为s r a m 和c a c h e 。 如果c p u 需要调用的数据不在c a c h e 中，就通过下一个较低的存储器获取，片内 第二级存储器( l 2 ) 或者外部存储器。 d m 6 4 3 7 有2 4 0 k br a m ，6 4 k br o m 的片上存储空间。包含有3 2 k b 可配置 大小的l 1 pr a m c a c h e ( 其中c a c h e 的最大值为3 2 k b ) ，8 0 1 0 3 可配置大小的l i d ( 其中c a c h e 的最大值为3 2 k b ) ，1 2 8 k b 的二级存储器l 2 ，6 4 1 0 3 的启动r o m 。 存储器体系结构更灵活、合理，有利于提高图像处理代码数据的吞吐率。 ( 3 ) 片上具有6 4 通道增强型d m a 控制器e d m a 3 ，其支持复杂的数据类型 的传输，有利于图像数据的高效传输和格式变换。 ( 4 ) 丰富的外部存储器接口：一个专用的3 2 位、2 0 0 m h z 、2 5 6 m 字节寻址 空阃的d d r 2 存储器接口用于接口高速、大容量的d d r 2 存储器，以存储代码和 数据；一个8 位、6 4 m 字节寻址空间的异步存储器接1 ：3 用于接1 38 位n o rf l a s h 或 n a n df l a s h ，以存储固化代码。 ( 5 ) 丰富的片上外设：一个专用的单通道视频输入接口，既可以方便地与各 b t 6 5 6 ， y c ， r a w ( b a y e r ) j t a g 接酽7 ”， 系统控制d s p 子系统 l 。3 2 k bl | 8 0 k bi l 曼! ! 垒堕 l 蔓! 垒垒! 堡； 视频处理子系统 一：| f ：二，= 一后端，。吖一、j | 强隅 ；i、l 1 0 b d a c 1 0 b d a c 1 0 b d a c 1 0 b d a c 溢基美：美鲨鲨邀益互窒壅矍鱼：匝匦瑟瑟鬣瑟覆露蠹鬣 外设 串行接口 圈圈圈 厂 fe d m a ，l 幽 系统 固，圆圈囝圈 连接性 园p c ! 圆圆圈 蜥：，| 卜q | | 徽忡，；| k i lli ：= ! = 儿 程序臌据存储 f , d d r 2 c o n t r o l l e rf 陬n 翮d t ff j 矾i l f 墨全鲢i 【。 ! 堕； 图2 1t m s 3 2 0 d m 6 4 3 7 功能结构框图 f i g 2 1t m s 3 2 0 d m 6 4 3 7f u n c t i o n a lb l o c kd i a g r a m 8 8 bb t 6 5 6 。 、i ，c 。 2 4 br g b 、 ig r s c lp a l ， ls v i d e o ， jr g b ， 7 y p b p r 基于d m 6 4 3 7 的网络视频平台的研究与实现 种数字视频输入标准接口，还具有常用的视频预处理功能；一个专用的单通道视 频输出接口，既可以提供多种模拟视频输出标准，还可以提供各种数字视频输出 标准接口，并且在视频输出之前，还支持多个视频窗口管理及在视频画面上叠加 文本数据；一个多通道音频串e 1 ，可无缝接口音频c o d e c 器件，实现模拟视频信 号的输a , 输出；一个1 2 c 总线，可无缝接口视频解码器编码器和音频c o d e c 的控 制口，方便实现音视频编解码器的控制；3 2 位p c i 总线，方便与p c 机接口，实 现多板并行工作；1 0 1 0 0 m 以太网m a c ，方便实现嵌入式视频网络化要求；1 6 位 h p i 接口，方便实现主从结构的双处理器视频处理系统。 d m 6 4 3 7 片上视频输入输出接口统称为视频子系统v p s s ，d m 6 4 3 7 的视频子 系统由二部分组成，一是视频处理前端( v p f e ) ，用于输入数字视频数据，为多 种标准的数字视频输入提供接口，并为输入的数字视频数据作必要的预处理t 二 是视频处理后端( v p b e ) ，用于输出数字视频数据，以驱动显示器显示视频图像。 d m 6 4 3 7 数字视频输入接口被称为c c d 控制器，为输入数字视频流提供数据 通路和必需的同步信号，其功能如下：1 6 位视频数据总线；像素时钟频率最高可 达7 5 m h z ：可直接接口c c d 或c m o s 图像传感器；可接口8 1 0 位b t 6 5 6 标准 数字视频流；可接口8 1 6 位带行、场同步信号的y c b c r 4 ：2 ：2 格式数字视频流。 对于视频监控应用来说，视频信号一般为来自于摄像头的模拟视频信号，其 经视频解码器转换为8 1 0 位b t 6 5 6 或8 1 6 位带行、场同步信号的y c b c r4 ：2 ：2 数 字视频流，再输入到d s p 中进行处理。 为适应各种视频处理应用，d m 6 4 3 7 的视频前端还提供下列3 个预处理功能： 预览器p r e v i e w e r ：将来自c c d 控制器或来自外部存储器的r g b 图像格式 转换为y c b c r4 ：2 ：2 图像格式。 缩放器r e s i z e r ：接受来自预览器或文本存储器的视频数据，由硬件实现图 像大小的缩放，水平和垂直方向缩放比例相互独立，缩放范围为l 4 x 4 x 。 h 3 a ：由硬件实现自动对焦、自动白平衡、自动曝光。首先接受r g b 图 像格式，并将图像细分成二维像素块，像素块的大小、位置可编程。然后对像素 块进行累加和峰值统计。最后实现3 a 控制输出。 第2 章系统总体结构设计 d m 6 4 3 7 视频处理后端v p b e 用于实现视频图像的输出显示。可以同时支持2 个视频窗口和2 个图形、字符o s d 窗口管理，并可支持8 种视频窗口与o s d 窗 口数据叠加方法。d m 6 4 3 7 的视频输出编码既可以实现用于直接驱动模拟监视器的 标准模拟视频输出，也可实现用于直接驱动带数字接1 3 的显示器的多种标准数字 视频输出。 t m s 3 2 0 d m 6 4 3 x 处理器是达芬奇技术中首批仅基于d s p 的产品，以低于以 往的价位提供了更高的处理性能。在摩尔定律的作用下，结合增强型d s p 内核与 最新视频处理子系统( v p s s ) ，d m 6 4 3 x 处理器能够提高视频性能，以d 1 解析度 实现高达h 2 6 4 的视频编码，而且与前代d s p 数字媒体处理器相比，成本降低 了5 0 ，在全新的应用领域以低廉的价位实现数字视频。 2 2 2t m s 3 2 0 d m 6 4 3 7e v m 功能概述 t m s 3 2 0 d m 6 4 3 7e v m 开发板的功能结构框图如图2 2 所示。 以太网接口u s b 仿真接口 图2 2d m 6 4 3 7 评估板结构框图 f i g 2 2b l o c kd i a g r a md m 6 4 3 7e v m f + 5 v v d 源输入 厂，j、l 合频出口复视输接 基于d m 6 4 3 7 的网络视频平台的研究与实现 t m s 3 2 0 d m 6 4 3 7e v m ( e v a l u a t i o nm o d u l e ) 评估板工作方式可以分为独立工 作模式和p c i 工作模式【8 1 。 评估板上主要包含有内部工作时钟为6 0 0 m h z 的d m 6 4 3 7 处理器，1 2 8 m b d d r 2d r a m ，l6 m bn o n v o l a t i l ef l a s h ，6 4 m bn a n df l a s h ，2 m bs r a m ，t v p 514 6 视频解码器以及a i c 3 3 立体声编码器。 提供的外部接口主要有：1 个r s 2 3 2 电平的u a r t ；1 个c a n 接口；1 0 1 0 0m b s 以太网接口；子板接口；小型p c i 接口；嵌入式小型u s b 仿真接口；4 路视频d a c 输出一可支持分量视频、r g b 、复合视频( p a 渊t s c ) ；1 路y c 二分量( s 端 子) 视频输出，它是由两路d a c 驱动：1 路复合视频( p a 蜊t s c ) 输入，1 路 y c 二分量视频( s 端子) 输入等。 板上的音频编解码器a i c 3 3 实现d s p 对模拟音频信号的采集和播放功能。当 用m c b s p 控制音频流传输时，编解码器用1 2 c 总线来控制接口。信号的接口使用 了直径为3 5 毫米的音频插孔，这种插孔可进行麦克风输入、立体声输入、立体声 输出以及耳机输出。 评估板有4 个用户l e d 和4 个用户d i p 开关，它们可用来给用户提供互交式 反馈。这些接口是通过1 2 c 扩展器来实现的。 v l y n q 和以太网m a c 接口集成在d m 6 4 3 7 处理器上。当不使用p c i 时， v l y n q 是可用的。 评估板需要5 v 的外接电源供电。板上的调压器给c p u 内核提供+ 1 2 v 电压， 给外设提供+ 3 3 v 电压，给d d r 2 存储器提供+ 1 8 v 电压。 c c s 通过一个嵌入的u s b 仿真器或1 4 芯的外部j t a g 连接器与评估板进行 通信。 2 2 3 地址空间映射 内存映射如图2 3 所示：左边是d m 6 4 3 7 的地址空间，右边是相对应的各空间 的具体功能。在默认情况下，内部存储器地址位于地址空间的开始。一部分内存 可以用软件被重新映射为l 2 ，而不是f i x e dr a m t 8 1 。 开发板集成了两个e m i f 接口。个专用于连接d d r 2 存储器。f l a s h 、n a n d 第2 章系统总体结构设计 f l a s h 、s r a m 可通过j p 2 进行选择被映射到c s 2 空间。当c s 2 被用于子卡时，j p 2 一定要设置正确。 地址 0 x l0 8 0 0 0 0 0 o x 4 20 0 0 0 0 0 o x 4 4 0 0 0 0 0 0 o ) 【4 6 0 0 0 0 0 0 0 x 4 8 0 0 0 0 0 0 0 x 4 c 0 0 0 0 0 0 0 x 8 0 0 0 0 0 0 0 o x 8 8 0 0 0 0 0 0 d m 6 4 3 7 评估板 片i 为c a c h e r a m c s 2 c s 3 c s 4 c s 5 v l n q d d r 图2 3d m 6 4 3 7e v m 内存空间映射 f i g 2 3m e m o r ym 印，d m 6 4 3 7e v m 2 3 实时操作系统d s p b 1 0 s d s p b i o s 是t i 公司设计的实时的操作系统【9 1 。它是一个尺寸可伸缩的实时内 核，是为那些需要实时线程调度与同步，主机与目标d s p 间通信或实时监测的应 用而设计的，方便用户编写多任务应用程序。d s p b i o s 本身占用很少的c p u 资 源，被集成在c c s 开发环境里。d s p b i o s 提供了抢占式多线程、硬件抽象、实 时分析和配置工具，用户可以在c c s 里方便并且直观地使用d s p b i o s 。 d s p b i o s 实际上是一个可调用的系统模块a p i 的集合，供用户编写应用程序 时直接调用，可用于支持系统实时分析、线程管理、调度软件中断、周期函数、i d l e 函数( 后台运行函数) 以及外部硬件中断与各种外设的管理”o l 。 2 3 1d s p b 1 0 s 的组成及优势 d s p b i o s 包括3 个组件1 9 1 ：d s p b i o s 实时内核和a p i 、d s p b i o s 配置、 d s p b i o s 分析工具。 基于d m 6 4 3 7 的网络视频平台的研究与实现 ( 1 ) d s p b i o s 实时内核和a p i d s p b i o sa p i 是以模块划分的，根据应用程序中配置和使用的模块不同， d s p b i o s 的代码长度为5 0 0 字到6 5 0 0 字不等。这些a p i 函数是为在硬件目标的 嵌入式程序工作的，包括实时统计、i o 模块、软件中断管理和时钟管理等模块。 一个d s p b i o s 模块所有的a p i 函