视频采集播放卡的设计与实现

1、视频采集播放卡的设计与实现摘要介绍了视频采集播放卡的总体设计，给出了硬件电路设计框图，重点阐述了驱动程序设计与实现。关键词视频采集播放卡PI总线流inidriver随着宽带网络技术和流媒体技术的迅猛开展，计算机用户可以从网络上获得的影音资源日益丰富，人们不但可以从网络上下载，而且可以通过在线点播方式即时收看影音文件。在电视、计算机、宽带网络日益普及的今天，利用设备整合现有资源，充分发挥各设备优势，实现资源利用的最大化显得尤为重要。通过设计视频采集播放卡，实现音视频采集和计算机网络影音文件后台播放输出，有利于音视频资源的整合利用，进步资源利用率。视频采集播放卡由硬件和软件两局部组成，如图1所示。

2、硬件局部包括PI接口模块、音频编解码模块、视频解码模块、视频编码模块以及电源模块等。软件局部包括驱动模块和应用程序模块。驱动模块属于底层的软件接口，主要为上层的应用程序提供硬件调用接口。图1系统软硬件框图当前计算机支持的媒体格式多种多样，自己去为每一种媒体格式编写编解码程序不太现实。在操作系统中有着丰富的编解码资源，如何利用这些资源就显得至关重要。DiretSh为inds平台上处理各种各样的媒体文件播放、音视频采集等高性能要求的多媒体应用提供一个完好的解决方案。为了利用操作系统中提供的编解码资源，需要编写流inidriver，利用包装Filter对硬件设备驱动程序进展包装，实现DiretSh应

3、用程序对硬件设备的访问。视频采集播放卡由多媒体控制器SAA7146A、视频编码器SAA7121H、视频解码器SAA7113H、音频编解码器TDA1309H、音频放大器TDA1308以及AT2402等芯片组成，详细如图2所示。图2硬件实现框图计算机通过PI总线与视频采集播放卡进展数据交互。通过配置SAA7146A内部存放器，可以对芯片内部各功能模块进展控制，实现与外围芯片的数据交互。在视频采集过程中，模拟视频信号首先经过解码器SAA7113H，转换成标准的数字视频信号，SAA7146A芯片读取D1接口数据，并通过PI总线上传给应用程序。在视频播放过程中，应用程序下传数据给SAA7146A，而后S

4、AA7146A把视频数据传递给编码器SAA7121H，复原成模拟视频信号。音频信号采用TDA1309H实现数模和模数转换。驱动程序是受操作系统信任的、控制硬件设备的一组函数，它的优劣不仅事关硬件设备的功能实现，而且严重的设计缺陷还将造成操作系统的平安隐患。驱动程序开发采用DriverStudi2.7indsDDKVisual+6.0实现。由于采用Driverrks建立的驱动程序框架已包含实现设备的初始化、卸载等根本功能代码，因此在开发PI设备驱动程序时可以把主要精力集中于处理硬件访问、中断处理和DA传输等问题。4.1硬件访问驱动程序通过读写与设备相关联的存放器同外围设备进展通信。为了引用设备的

5、存放器，Driverrks定义了类KIRange和类KeryRange来分别实现I/空间存放器和内存映射存放器的访问。映射的地址空间大小和类型由PI设备配置空间的基地址存放器值决定。控制SAA7146A芯片实现任何一个完好的功能，都可能需要编写一组存放器访问指令。由于芯片SAA7113H和SAA7121H使用I2总线进展设置。为实现对I2总线接口的访问，不但要设置状态存放器IISTA和传输控制存放器IITRF，而且要设置主控制存放器1/2。图3所示为I2单字节写操作的流程图。图3I2单字节写4.2中断处理为了方便状态查询，SAA7146A提供有两个状态存放器来搜集、存放状态信息，分别为主状态存

6、放器PSR(PriaryStatusRegister)和次状态存放器SSR(SendaryStatusRegister)，其中主状态存放器包含从次状态存放器中概括的信息。中断使能存放器IER使能中断，当某个中断条件发生时，中断状态存放器ISR的对应位被置“1。在ISR主要完成如下工作：检测SAA7146A状态存放器，判断是否为本设备中断，“是那么阻止它产生另一中断，对中断进展简单处理，“否那么返回FALSE。调用IRequestDp排队DP恳求在驱动程序的DpFrIsr例程中继续处理恳求。在每局部数据传输完毕时由ISR触发DpFrIsr例程。它的工作是开场下一局部的传输和完成当前恳求。4.3D

7、A传输为了传输音频和视频数据，SAA7146A芯片提供了8个DA通道3个视频通道，4个音频通道，1个DEBI通道进展数据传输。为了克制大块内存获取，SAA7146A支持分散/集中列表，提供有内存管理单元U，用来处理不连续内存。使用U的关键是初始化页表。页表是一块页对齐的4K字节大小的物理内存。页表中存放每4K字节为单位的物理内存的物理起始地址。下述代码启动视频DA通道3，视频数据通过D1_A接口经BRS路由，输入到内存。HEight=nf.height;idth=nf.idth;Pith=nf.pith;/置初值basepage3.Page3=PageBaseAddress/4096;/页表基

8、地址右移12位basepage3.E3=1;/使能Ubasepage3.Liit=0;basepage3.PV3=0;basepage3.R3=0;basepage3.Sap3=0;useraddr=0;/当前DA通道使用的初始地址，多个DA通道可以共用一个U页表SetReg(1,0 x04000400);/翻开DD1接口SetReg(DD1_INIT,0 x07000000);/初始化DD1接口，SetReg(2,0 x06000600);/uplad“DD1接口初始化设置SetReg(DD1_STREA,0 x00000000);/设置DD1接口视频数据流处理SetReg(2,0 x020

9、00200);/upladSetReg(BRS_TRL,0 x00000000);/设置BRS控制存放器SetReg(2,0 x01000100);/upladSetReg(PI_BT_V,0 x00170000);/设置Burst传输阀值SetReg(NU_LINE_BYTE3,(idth16)|(Height/2);/设置视频图像大小SetReg(BASE_DD3,useraddr);/设置奇场视频数据起始存放地址SetReg(BASE_EVEN3,useraddr+Pith);/设置偶场视频数据起始存放地址SetReg(PRT_ADDR3,useraddr+Height*Pith);/设

10、定保护地址SetReg(PITH3,Pith);/设定两行视频数据存放地址间隔SetReg(BASE_PAGE3,basepage3.value);/设置页表基地址等信息SetReg(2,0 x00100010);/uplad“视频DA3存放器SetReg(IER,0 x00000040);/设置中断使能存放器SetReg(1,0 x00100010);/启动DA3传输4.4流inidriverinidriver的整个调试工作是在DiretSh提供的GraphEdit工具中完成的，GraphEdit提供了良好可视化界面，可以方便的实现Filter的插入、删除和连接，而且可以查看和修改Filte

11、r属性。整个调试过程分为三步完成视频预览和音频监听、视频采集并压缩存放为AVI文件、解压AVI文件并播放输出到电视设备。图4所示为视频采集播放卡视频预览和音频监听的FilterGraph，视频输出到显示屏幕和声卡。图4视频采集播放卡预览FilterGraph图5所示为视频采集播放卡播放输出上述采集的AVI格式视频文件的FilterGraph，由于SAA7146ABRS只能接收UYVY格式的视频数据，因此需要增加了一个lrSpaenverterFilter来实现RGB24到UYVY格式的转换。图5AVI文件播放输出FilterGraph视频采集播放卡采用软件方法实现音视频压缩、解压缩，虽然需要占用一定的计算机系统资源，但具有硬件电路简单、本钱低、晋级容易等优点。设计选用专用多媒体PI接口芯片SAA7146A，实现了与视频编码器、视频解码器和音频编解码器的连接。为利用现有音视频编解码资源，扩展视频采集播放卡应用范围，编写了流inidriver。通过使用DiretSh提供的包装Filter，把硬件设备包装成多个Filter组件，实现了DiretSh应用程序对硬件设备的访问。1SAA7146ADataSheet.Philip