基于DM642的嵌入式網(wǎng)絡視頻服務器的設計

(10) 視頻編碼器端口 。本系統(tǒng)設計視頻端口2被用來驅(qū)動視頻編碼器。它通過FPGA U8發(fā)送，以實現(xiàn)高級功能，例如OSD。但它在默認方式下是直接通過視頻，連接到SAA7105視頻編碼器。這個編碼器可以進行RGB、HD合成視頻，NTSC/PAL復合視頻的編碼，也可對依靠SAA7105內(nèi)部寄存器進行編程的S-Video進行編碼。SAA7105的內(nèi)部編程寄存器通過 DM642的I2C總線進行配置。 編碼器連接到合成的或RGB顯示單元。通過標準的RCA插座J2、J3和J4提供RGB圖像。J3的綠色輸出也可以被用于接口到合成顯示單元。4針的低噪聲S-VideoJ1也可用。15針的高密度DB接口允許系統(tǒng)驅(qū)動VGA種類的監(jiān)視器。本系統(tǒng)設計高清晰TV輸出，但要求更換一些支持HDTV的特殊過濾器。

(11)FPGA視頻功能 。本系統(tǒng)設計使用Xilinx XC2S300E系列FPGA來實現(xiàn)增強視頻功能和其他的一些連帶功能。默認模式下，F(xiàn)PGA通過DM642的視頻端口2輸出視頻到Phillips SAA7105視頻編碼器。對于HDTV，F(xiàn)PGA提供增強的時鐘;對于OSD功能，F(xiàn)PGA提供了FIFOs，將視頻端口2的數(shù)據(jù)與FIFOs端口的數(shù)據(jù)進行混合。FPGA的FIFOs在通過CE3空間的同步模式下，通過DM642的EMIF進行存取。

(12)以太網(wǎng)端口。在獨立的模式下，DM642的以太網(wǎng)MAC被自動選擇，并通過CBT發(fā)送給PHY。本系統(tǒng)設計使用的是Intel LXT971 PHY。10/100Mbit的端口被隔離，輸出至RJ-45標準的以太網(wǎng)接口，J8。PHY直接連接到DM642。在制作過程中，以太網(wǎng)的地址存儲在 I2C的連續(xù)ROM中。 RJ-45接口具有2個指示燈，使它成為一個完整的端口。2個指示燈分別是綠燈和黃燈，用來指示以太網(wǎng)的連接狀態(tài)。綠燈亮，指示已連接，綠燈一閃一閃，指示連接正在活動;黃燈亮，指示滿雙方模式。

二.系統(tǒng)的軟件設計。

1.數(shù)據(jù)流程。(1)輸入設備提供的一幀圖象被采集到輸入緩存，由YUV 4:2：2 格式進行重抽樣變?yōu)閅UV 4:2：0 格式。

(2)圖象數(shù)據(jù)由輸入任務模塊通過一個SCOM序列提供給處理模塊。

(3)提供圖象數(shù)據(jù)給JPEG 編碼庫程序，動態(tài)檢測即與以前圖象作比較，動態(tài)部分被壓縮成JPEG 圖象并通過SCOM 消息發(fā)送到網(wǎng)絡任務模塊。

(4)網(wǎng)絡任務模塊建立JPEG 副本，當網(wǎng)上有一個對等端點連接到網(wǎng)絡并申請“記錄”，網(wǎng)絡任務模塊發(fā)送這些圖象到對等端點。

(5)如果網(wǎng)上有一個對等端點請求“回放”連接，網(wǎng)絡任務模塊將從那個對等端點接收新的JPEG 圖象，并發(fā)送原始和更新的圖象到處理任務模塊，消息通過SCOM 序列發(fā)送。解碼產(chǎn)生的YUV 4:2：0 格式的圖象被重新采樣成YUV 4:2：2 格式的圖象。

(6)JPEG 圖象被作為解碼器的輸入，解碼的圖象通過SCOM 序列進行傳輸?shù)捷敵鋈蝿漳K。

(7)輸出任務模塊轉(zhuǎn)換YUV 4:2：0 格式的解碼圖象成YUV 4:2：2 格式圖象并送交顯示。顯示設備顯示輸出的圖象。

2.數(shù)據(jù)流圖。

3.程序流程。

(1)實驗程序采用RF-5來整合JPEG 的編碼、解碼庫。程序使用了6 個任務模塊結(jié)構(gòu)。其中4 個任務上圖中已描述。第5 個任務是一個控制任務，它使用一個郵箱發(fā)送消息給處理任務模塊。處理任務模塊從郵箱接收消息，并根據(jù)消息中指定的圖象質(zhì)量調(diào)節(jié)圖象幀率。第6 個任務模塊是網(wǎng)絡初始化模塊，它由CDB 文件定義處理網(wǎng)絡環(huán)境的初始化。當網(wǎng)絡準備好后，上圖中的網(wǎng)絡任務模塊就被建立。在進入DSP/BIOS 的調(diào)度程序之前，程序初始化了多個要使用的模塊。包括：

①處理器和系統(tǒng)板的初始化：初始化BIOS 環(huán)境和CSL，設置使用128K 的二級高速緩存，設置二級高速緩存可映射到EMIF 的CE0 和CE1 空間，設置DMA 優(yōu)先級序列長度取最大值，設置二級高速緩存的請求優(yōu)先級最高，DMA 管理器用內(nèi)部的和擴展堆初始化。

②RF-5 模塊的初始化：系統(tǒng)初始化RF-5 的通道模塊，系統(tǒng)初始化RF-5 框架中用于內(nèi)部單元通訊和傳遞消息的ICC 和SCOM 模塊，各通道建立在內(nèi)部的和擴展的堆上。

③建立攝入和顯示通道：建立和啟動一個攝入通道的實例。

(2)在完成初始化工作之后，系統(tǒng)進入DSP/BIOS 調(diào)度程序管理下的6 個任務系統(tǒng)。6 個任務通過RF-5 的SCOM 模塊互相發(fā)送消息。以下是這6 個任務：(A)輸入任務。輸入任務從輸入設備驅(qū)動程序獲得視頻圖象。它使用驅(qū)動程序提供的FVID_exchange調(diào)用從輸入設備獲得一幀最新視頻圖象。獲得的圖象是YUV 4:2：2 格式的，它被重采樣成YUV 4:2：0。輸入任務接著發(fā)送消息到處理任務，消息中包含圖象數(shù)據(jù)指針。接著等待處理任務發(fā)送來的消息以繼續(xù)處理。

(B)處理任務。處理任務包含兩個單元。第一個單元是一個JPEG 編碼單元，它接受YUV 4:2：0 格式的圖象，產(chǎn)生用戶定制壓縮質(zhì)量的JPEG 圖象。第二個單元是一個JPEG 解碼單元，它接收JPEG 壓縮圖象并生成解壓縮圖象。解碼的圖象格式是YUV 4:2：0 的。首先，如果激活標注，則處理任務模塊在輸入的圖象上加注時間碼。然后圖象被傳輸給編碼算法單元。當JPEG 圖象生成后，原始圖象將進行動態(tài)檢測，方法是在固定網(wǎng)格點上進行象素比較。JPEG 圖象同動態(tài)檢測結(jié)果都傳輸給網(wǎng)絡任務模塊供后續(xù)處理。當網(wǎng)絡任務模塊完成處理后，它將返回一個JPEG 圖象給處理任務模塊供解碼顯示。此圖可以是剛才傳輸給網(wǎng)絡任務模塊的圖象或是剛從網(wǎng)絡上得到的圖象。解碼完成后，如果設置標注網(wǎng)格，處理任務模塊在圖象上標注網(wǎng)格。通過發(fā)送一個SCOM 消息，輸出的圖象接著發(fā)送給輸出任務。

(C)輸出任務。輸出任務將圖象顯示在顯示設備上。它使用輸出驅(qū)動程序提供的FVID_exchange 調(diào)用實現(xiàn)圖象的顯示。它得到的圖象的格式是YUV 4:2：0 的，需要重新采樣成YUV 4:2：2 格式。然后等待處理任務發(fā)來的消息以繼續(xù)運行。

(D)控制任務?？刂迫蝿展芾砜蛇x參數(shù)，可以控制JPEG 圖象幀率和壓縮質(zhì)量?？刂迫蝿諜z測參數(shù)的改變，這些參數(shù)定義在一個全局結(jié)構(gòu)“External Control”，同時將更新的參數(shù)復制到任務自定義的結(jié)構(gòu)“External Control_prev”中，并向處理任務模塊的郵箱中發(fā)送消息。處理任務模塊定時檢測這些消息并調(diào)用相應單元的控制函數(shù)。