基于MPC82xx處理器和專用編解碼芯片的DVR設計

　　近幾年來，DVR在安防監(jiān)控領域應用越來越廣泛，傳統(tǒng)的模擬錄像技術已經逐漸被數(shù)字錄像技術取代，后者可以達到更好的圖像質量和提供更大的存儲容量。目前DVR已廣泛應用到金融、文博、酒店、交通、商業(yè)、醫(yī)院、工廠、學校、樓宇、小區(qū)物業(yè)管理等各個領域。從發(fā)展趨勢來看，多媒體監(jiān)控系統(tǒng)的應用領域還在不斷擴展。 

　　目前，已經有一些公司推出了基于X86的DVR，但是功耗、成本、體積、穩(wěn)定性方面還是有所欠缺。華恒科技目前提供基于PowerPC的嵌入式Linux開發(fā)平臺可以滿足這方面應用，本文所闡述的便是以PowerPC處理器和專用音視頻編解碼芯片為核心開發(fā)的嵌入式DVR產品設計。該設計利用嵌入式PowerPC CPU實現(xiàn)系統(tǒng)控制、存儲、傳輸?shù)?，以及利用專用芯片實現(xiàn)MPEG-1、-2、-4的音視頻編解碼，適合于中高端DVR的開發(fā)。 

　　嵌入式操作系統(tǒng) 

　　嵌入式操作系統(tǒng)是PowerPC CPU重要的軟件基礎。和Windows不一樣，Linux在市場上有多種發(fā)行版本，所有發(fā)行版本都包含相同的Linux內核、基本工具和應用，不同的發(fā)行版本主要是在附加的工具鏈、應用、配置以及各種內核補丁上有所不同。嵌入式Linux主要是在實時性增強、內核精簡和裁減、支持多種CPU結構(如PowerPC CPU)等方面做了改進和提高。尤其因為Linux對于網(wǎng)絡的良好支持，很多服務器、網(wǎng)絡設備現(xiàn)在都基于Linux操作系統(tǒng)來開發(fā)。 

　　目前在PowerPC處理器上運行的ppcLinux操作系統(tǒng)是帶MMU的Linux操作系統(tǒng)，專門針對PowerPC處理器作了裁減和優(yōu)化。我們使用的是官方發(fā)布的開源免費的版本，開發(fā)商無需考慮授權及付費方面的問題。 

　　基于ppcLinux開發(fā)，軟件可以基于C語言編寫，同時也支持C++、Java等，使用針對PowerPC的GNU GCC編譯工具編譯，和在普通Linux操作系統(tǒng)上開發(fā)非常接近。并且在普通Linux操作系統(tǒng)上開發(fā)的軟件也大多能夠方便地移植過來。在開發(fā)外設接口驅動方面，ppcLinux支持內核加載以及動態(tài)insmod加載的方式，為開發(fā)者擴展接口、外設功能提供了極大的便利。 

　　嵌入式處理器 

　　MPC82xx是Freescale Power QUICC II系列的32位嵌入式處理器。該系列處理器面向網(wǎng)絡基礎設施、存儲設備及電信產品中需要SoC集成與PCI連接的系統(tǒng)的應用需求，提供了一種基于PowerPC架構的性價比較高的方案。其主要應用包括：DVR系統(tǒng)；路由器/交換機；嵌入式計算；網(wǎng)絡存儲；遠程集線器；RAID系統(tǒng)的磁盤控制系統(tǒng)；LAN到WAN網(wǎng)橋/路由器；xDSL系統(tǒng)等。 

　　MPC8250是PowerQUICC II系列目前最先進的為電信和網(wǎng)絡市場而設計的集成通信微處理器。與MPC860相似，MPC8250也有兩個主要的組成部分：嵌入的PowerPC內核和通信處理模塊(CPM)。由于CPM分擔了嵌入式PowerPC核的外圍工作任務，這種雙處理器體系結構功耗要低于傳統(tǒng)的體系結構的處理器。CPM同時支持3個快速的串行通信控制器(FCC)、1個多通道控制器(MCC)、4個串行通信控制器(SCC)、2個串行管理控制器(SMC)、1個串行外圍接口(SPI)和一個I2C接口。 

　　MPC8250 1.5W的低功耗，-40°C至105°C的工作溫度范圍，是該款多功能和高性能芯片的另外兩個良好特性。華恒將該款芯片同華恒嵌入式Linux v3.0操作系統(tǒng)整合的HHPPC8250-3FEC-PCI-R1型開發(fā)套件為用戶在網(wǎng)絡和通信產品的開發(fā)方面提供巨大的開發(fā)潛力，并幫助客戶縮短開發(fā)周期，加速產品的上市。

　　目前華恒科技推出的基于MPC8250的開發(fā)平臺：可以支持標準PCI接口PCI-IDE陣列卡、視頻卡、USB接口卡、WLAN無線網(wǎng)卡、MiniPCI接口的WLAN無線網(wǎng)卡等等，開發(fā)商可以基于基本開發(fā)平臺自由擴展、集成各種不同的應用。該系列處理器中可供選擇的還有MPC8241/8245、MPC8260等。

　　編解碼芯片選擇 

　　原始的視頻數(shù)據(jù)量很大，需要占用非常高的帶寬。如果需要進行長時間的錄像、存儲，必須在保證在一定圖像質量的前提下通過壓縮技術盡量降低視頻資料的碼率，減少需要存儲的數(shù)據(jù)量，以滿足更長時間的存儲要求和減少成本，同時也可以更好的滿足網(wǎng)絡監(jiān)控的要求。目前在網(wǎng)絡監(jiān)控、視頻點播等產品應用中，MPEG-4格式的視頻壓縮算法較為流行，其碼率一般在數(shù)百Kbps到1Mbps左右。 

　　視頻壓縮算法的效率決定了監(jiān)控產品的圖像質量和應用前景。要實現(xiàn)成熟的編解碼算法，需要投入大量的研發(fā)資源，而采用相應的編解碼ASIC芯片則可以避免軟件算法方面的投入。