�(wǎng)�(luò)視頻編碼器是一種壓�、處理音視頻�(shù)�(jù)的網(wǎng)�(luò)傳輸�(shè)備�
1�8000系視頻編碼器是采用了的H.264視頻編碼技�(shù)與G.711音頻編碼技�(shù),支持D1,向下兼容QCIF�
2、支持PAL / NTSC�(fù)合視�;視頻編碼率16Kbps-4Mbps連續(xù)可調(diào),幀�1-25(PAL)/1-30(NTSC)連續(xù)可調(diào)�
3、支持雙向語(yǔ)音對(duì)講實(shí)�(shí)傳輸,先�(jìn)的Dynamic Stream Control技�(shù),保證雙向語(yǔ)音對(duì)講實(shí)�(shí)傳輸,讓遠(yuǎn)程會(huì)議、遠(yuǎn)程交流輕松實(shí)�(xiàn)�
4、強(qiáng)大的流媒體技�(shù),支持標(biāo)�(zhǔn)RTSP�(xié)議,使用�(biāo)�(zhǔn)流媒體播放器(如VLC Media Player)可直接播��
5、內(nèi)嵌Web Server,通過(guò)IE瀏覽�/客戶端軟件實(shí)�(xiàn)�(yuǎn)程監(jiān)�、設(shè)�;支持多用戶同時(shí)訪問(wèn),并支持多級(jí)用戶和密碼保�(hù),三�(jí)用戶密碼�(quán)限管�,IP地址�(guò)濾以及HTTPS加密,OCX控件通過(guò)微軟�(shù)字認(rèn)�,更加安全、可��
6、支持USB接口外接硬盤(pán)、U�(pán),SD卡存�(chǔ),可�(shí)�(xiàn)本地錄像或告警圖片USB備份,錄像文件格式為ASF,支持Microsoft Media Player直接播放�
7、具有強(qiáng)大的事件管理功能、報(bào)警管理功�、智能感�(yīng)技�(shù),包括視頻遮�、視頻丟�、視頻移�(dòng)偵測(cè)(可設(shè)區(qū)域及靈敏�)、探頭等�(bào)�、報(bào)警前后圖像緩存功��
8、有RS-485和RS-232串口通訊接口支持云臺(tái)控制、高速球�(jī)、攝像機(jī)、鍵�(pán),溫濕度傳感器等外置�(shè)��
9、具備網(wǎng)�(luò)自適�(yīng)技�(shù),可以根�(jù)�(wǎng)�(luò)帶寬自動(dòng)�(diào)整視頻幀�;支持動(dòng)�(tài)IP地址、支持局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、多種無(wú)線網(wǎng)�(luò)傳輸�
10、具備異常自�(dòng)恢復(fù)功能,網(wǎng)�(luò)中斷后可自動(dòng)重連;
11、設(shè)備支持安全遠(yuǎn)程升�(jí)功能,提供強(qiáng)大的�(yuǎn)程網(wǎng)�(luò)端SDK可實(shí)�(xiàn)軟件系統(tǒng)集成�
12、告警自�(dòng)抓拍、FTP、Email自動(dòng)上傳功能
13、支�802.11G�(wú)線局域網(wǎng)、CDMA、GPRS(附加功能)�
型號(hào) AET8001MC AET8001MD AET8002HC AET8002HD AET8004HC
視頻壓縮�(biāo)�(zhǔn) H.264
視頻分辨� D1(PAL:720576,NTSC:720480)、HALF-D1(PAL:720288,NTSC:720240)
CIF(PAL:352288,NTSC:352240)、QCIF(PAL:176144,NTSC:176120)
視頻輸入路數(shù) 1路CIF 1路D1 2路CIF 2路D1 4路CIF
視頻輸入接口 BNC(電平:1.0Vp-p,阻抗:75Ω�
視頻幀� PAL�1--25幀/�,NTSC�1--30幀/�
碼流�(lèi)� 可選擇單一視頻流或�(fù)合流,和自定�
視頻壓縮碼率 16K�4M、無(wú)限制。也可以自定��(單位:bps)
音頻輸入路數(shù) 1� 1� 2� 2� 4�
音頻輸入接口 BNC(線性輸�,阻抗:600Ω)
音頻輸出 耳機(jī)插孔/BNC接口
音頻壓縮�(biāo)�(zhǔn) G.711
音頻壓縮碼率 16Kbps
�(yǔ)音對(duì)講輸� 麥克�(fēng)插孔
存儲(chǔ)接口 USB、SD卡可選配
通訊接口 1�(gè)RJ45� 1�(gè)RS232��1�(gè)RS485�
�(bào)警輸� 2� 2� 4� 4� 4�
�(bào)警輸� 2� 2� 4� 4� 4�
電源 DC 12V
功� 小于3W
工作溫度 -10�--�50�
工作濕度 10[%]--90[%]
1 系統(tǒng)介紹
隨著�(wǎng)�(luò)多媒體應(yīng)用的推廣,�(dú)立機(jī)型的嵌入式多媒體通信終端系統(tǒng)由于其成本低、性能好等�(yōu)�(diǎn)已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn). 具有�(wǎng)�(luò)通信功能的嵌入式視頻編碼器的研究便成為設(shè)�(jì)多媒體通信終端系統(tǒng)中的核心�(nèi)�.嵌入式網(wǎng)�(luò)視頻編碼器的工作原理 將模擬視頻信�(hào)�(shù)字化后按� 際標(biāo)�(zhǔn)壓縮編碼和網(wǎng)�(luò)�(xié)議處理后�(fā)送到�(wǎng)�(luò),客戶端可以從�(wǎng)�(luò)接收視頻�(shù)�(jù),解碼后實(shí)�(shí)回放. 嵌入式視頻編碼器是一�(gè)高性能處理器和操作系統(tǒng)捆綁較為緊密、功能專(zhuān)一、設(shè)�(jì)�(zhuān)門(mén)的獨(dú)立設(shè)�,不像插卡系統(tǒng)那樣受通用�(jì)算機(jī)系統(tǒng)中其他軟件硬件的影響,性能上更�(wěn)定可靠且易于�(shí)�(xiàn)系統(tǒng)的模塊化�(shè)�(jì),便于安裝、管理和維護(hù)�
TM1300是一款高性能的多媒體處理�,可采用pSOS 嵌入式實(shí)�(shí)操作系統(tǒng),并提供了功能較為完善的在線調(diào)試工�. �(shè)�(jì) 員可以通過(guò)在線�(diào)試工具在pSOS 平臺(tái)上開(kāi)�(fā)TriMedia 的各種資源和�(diào)試各種應(yīng)用程�,從而最終實(shí)�(xiàn)整�(gè)系統(tǒng). 本文提出了一種適用于IP �(wǎng)�(luò)的基于TM1300 的嵌入式視頻編碼�,并詳�(xì)討論了整�(gè)系統(tǒng)的軟硬件�(shè)�(jì). 我們將該編碼器�(yīng)用于�(jiān)控系�(tǒng)�,�(shí)�(xiàn)了實(shí)�(shí)的視頻傳輸并取得了良好的圖像�(zhì)�. �(wǎng)�(luò)視頻編碼器實(shí)�(xiàn)的主要功能有:視頻信號(hào)的A/D�(zhuǎn)�,H.263 視頻壓縮編碼、H.323�(wǎng)�(luò)�(xié)議處� 、攝像頭控制和透明�(shù)�(jù)傳輸?shù)�?/FONT>
2 硬件�(shè)�(jì)
2. 1 TM1300介紹
視頻編碼器的核心TM1300是Philips公司推出的針�(duì)多媒體應(yīng)用的一款高性能DSP ,它能夠�(jìn)行高�(zhì)量的視頻和音頻處�. TriMedia提供的強(qiáng)大的編譯器和軟件�(kāi)�(fā)�(huán)境使�(kāi)�(fā)人員�(wú)需使用匯編�(yǔ)言,而是利用C或C++�(yǔ)言�(lái)編寫(xiě)�(yīng)用程��
TM1300的核心是32 位的處理�,能夠�(jìn)�32 位的線性尋址,尋址能力可達(dá)�4GB. TM1300核心處理器采用VLIW �(jié)�(gòu),可以在每一�(shí)鐘周期內(nèi)同時(shí)�(zhí)�5條指�. TM1300 支持16KB 的高速數(shù)�(jù)緩存�32KB 的高速指令緩�,并且高速數(shù)�(jù)緩存是雙向的. TM1300還集成了PCI 總線接口,既可以作為PC�(huán)境下的從CPU ,也可以用于嵌入式系統(tǒng)作為主CPU. TM1300 有別于一般的通用DSP,它有�(zhuān)門(mén)的視頻接�、音頻接口以及圖像協(xié)處理器單元和可變 解碼器單元等�(zhuān)門(mén)單元.圖像�(xié)處理器主要用于圖像的濾波或縮�,提高處理的速度; 可變�(zhǎng)解碼器則可以�(xié)助內(nèi)核完成Huffman 解碼�
2. 2 硬件總體�(jié)�(gòu)
�(wǎng)�(luò)視頻編碼器的硬件總體�(jié)�(gòu)如圖1 所�.編碼器將�(lái)自攝像頭的模擬視頻信�(hào)�(jīng)AD�(zhuǎn)換芯片SAA7111A �(zhuǎn)換成YUV 格式的數(shù)字視頻信�(hào),由TM1300 (1) 按H.263 �(xié)議壓縮成多種速率的圖像數(shù)�(jù)碼流,然后通過(guò)PCI 總線傳遞給負(fù)�(zé)�(xié)議處理的TM1300 (2) ,視頻壓縮�(shù)�(jù)在這[�(wú)憂機(jī)械電子]里封裝之后通過(guò)PCI 總線傳給以太�(wǎng)接口控制器RTL8139C(L) 為核心的以太�(wǎng)接口單元,由其送到IP �(wǎng)�. 外圍�(kuò)展模塊以W77E58 單片�(jī)為核�,通過(guò)兩�(gè)串口分別控制攝像頭和收發(fā)透明�(shù)�(jù). CPLD 主要完成地址譯碼、PCI 總線仲裁等功�. �(kāi)�(fā)的應(yīng)用程序經(jīng)編譯連接,�(xiě)入FLASH �.編碼器上電復(fù)位后通過(guò)EEPROM 中的自舉程序?qū)LASH 中的程序搬移到SDRAM �,系統(tǒng)�(kāi)始運(yùn)�. 根據(jù)以上功能可以將網(wǎng)�(luò)視頻編碼器的硬件�(shè)�(jì)分為以下四�(gè)功能單元: (1) 視頻編碼單元;(2) �(xié)議處理單�; (3) �(wǎng)�(luò)接口單元; (4) 外圍�(kuò)展單��
�1 �(wǎng)�(luò)視頻編碼器硬件總體結(jié)�(gòu)
2. 3 視頻編碼單元
視頻編碼單元以TM1300 (1) 為核�,外圍器件包括EEPROM , 16M SDRAM , 視頻AD芯片SAA7111A ,雙口RAM �16MB FLASH. 其中,SAA7111A 是Philips的增�(qiáng)型視頻輸入處理器( EVIP) , 輸入的模擬視頻信�(hào)可以是CVBS(PAL ,NTSC �) 和S-Video ( Y/C) ,A/ D �(zhuǎn)換后輸出符合CCIR-656 的YUV4�2�2 �(shù)字視頻信�(hào).視頻輸入原理圖如�2 所�,SAA7111A 的YUV�(shù)字視頻輸出端口和TM1300 的視頻輸入端�(VI) 相連接, SAA7111A 的工作方式由TM1300通過(guò)I2C 總線�(jìn)行配��
�2 視頻輸入原理�
SDRAM 是同步動(dòng)�(tài)RAM ,它提供Burst 訪問(wèn)方式,用于存取�(yīng)用程�,原始的數(shù)字視頻數(shù)�(jù)以及處理的中間數(shù)�(jù). TM1300 (1) 外接的SDRAM采用2 �(12rank 接口方式) ,每片容量�4 ×1M ×16bit ,�?cè)萘繛?6MB�
在上電復(fù)位后, TM1300 (1) 通過(guò)I2C 總線從EEPROM 中讀取啟�(dòng)信息,配置�(shí)鐘分頻寄存器和SDRAM 寄存�,然后將EEPROM 中的自舉程序搬移到自DRAM-BASE �(kāi)始的SDRAM 中并�(kāi)始執(zhí)行自舉程�,自舉程序?qū)LASH 中的相應(yīng)的應(yīng)用程序搬移到TM1300 ( 1) 和TM1300 ( 2) 的SDRAM �,便各自開(kāi)始正常工作了�
2. 4 �(xié)議處理單�
�(xié)議處理單元以TM1300 ( 2) 為核�, �(kuò)展EEPROM �16M SDRAM ,其電路與視頻編碼單元相應(yīng)的內(nèi)存接口和啟動(dòng)電路�(shè)�(jì)�(lèi)�.TM1300(2) 的工作模式為從模�,在上電復(fù)位后,通過(guò)I2C 總線從串行EEPROM 中讀取啟�(dòng)信息,配置�(shí)鐘分頻寄存器和SDRAM 寄存�. 然后等待由TM1300 (1) 完成系統(tǒng)啟動(dòng)的剩余工�,包括MMIO 空間、DRAM 空間的配置等, 等待TM1300(1) 將FLASH 中的相應(yīng)的應(yīng)用程序搬移到TM1300 (2) 的SDRAM �, TM1300 (2) 便可以開(kāi)始正常工作了�
2. 5 �(wǎng)�(luò)接口單元
�(wǎng)�(luò)接口單元原理圖如�3 所�, 以REALTEK的RTL8139C(L)以太�(wǎng)控制器為核心,�(jīng)以太�(wǎng)變壓器ST6118T 和RJ 45 插座,通過(guò)雙絞線連接到局域網(wǎng). RTL8139C(L) 接口和PCI2.1�(guī)范完全兼�,可以很方便的掛在TriMedia 的PCI 總線�. 以太�(wǎng)接口把視頻編碼及�(xié)議處理后的數(shù)�(jù)按以太網(wǎng)的數(shù)�(jù)格式打包傳送到以太�(wǎng),同時(shí)自動(dòng)�(jiān)�(cè)接收端的�(shù)�(jù)變化,把接收到的數(shù)�(jù)拆包,傳送到TM1300 (2) �
�3 �(wǎng)�(luò)接口單元原理�
2. 6 外圍�(kuò)展單�
外圍�(kuò)展單元原理圖如圖4 所�, 以WINBOND公司的具有兩�(gè)串口的單片機(jī)W77E58 為核�, �(kuò)展IDT7130 雙口RAM ,MAX232 和MAX485. W77E58 通過(guò)串口0 根據(jù)RS-485 接口�(biāo)�(zhǔn)�(shí)�(xiàn)�(duì)攝像頭及云臺(tái)的控�,通過(guò)串口1 傳送RS-232 透明�(shù)�(jù) . W77E58 和TM1300 (1) 之間通過(guò)自定�(jiǎn)單協(xié)議對(duì)雙口RAM�(jìn)行存�,從而相互傳遞控制信息和�(shù)�(jù). 外圍�(kuò)展單元的功能是通過(guò)�(duì)W77E58 編程�(lái)�(shí)�(xiàn)�,為了提高程序�(yùn)行的可靠�,在我們的單片�(jī)程序�(kāi)�(fā)中還使用了看門(mén)狗定�(shí)��
�4 外圍�(kuò)展單元原理圖
3 軟件�(jié)�(gòu)
3. 1 編碼器軟件體系結(jié)�(gòu)TSSA
TSSA( TriMedia Software St ream Arc2hitecture) 是由�(yīng)用層模塊(Application) 與若干功能模�(Component ) 組成的建立在�(shù)�(jù)包交換上的一種流�(jié)�(gòu). 沿用了COM 技�(shù)中軟組件�(duì)�(Software Component) 交互的思想,提出了對(duì)多媒體數(shù)�(jù)流�(jìn)行處理的一種組件對(duì)象模� . 其中�(yīng)用層模塊�(fù)�(zé)系統(tǒng)的初始化, 采用軟件流體系結(jié)�(gòu)可以大大�(jiǎn)化多媒體�(yīng)用開(kāi)�(fā). TSSA 體系分為以下幾層(�(jiàn)�1) :
各�(gè)功能模塊的創(chuàng)建、啟�(dòng)、關(guān)閉以及狀�(tài)的改�,接收某�(gè)功能模塊的響�(yīng). 每�(gè)功能模塊由OL�、操作系�(tǒng)抽象�、AL �、設(shè)備庫(kù)層組�. 功能模塊之間、功能模塊與�(yīng)用層模塊之間通過(guò)�(shù)�(jù)包交換數(shù)�(jù),�(shù)�(jù)包在消息�(duì)列中傳遞,消息�(duì)列將各�(gè)功能模塊、功能模塊與�(yīng)用層模塊連接起來(lái)�
3. 2 編碼器軟件組成結(jié)�(gòu)
編碼器軟件組成結(jié)�(gòu)如圖5 �(不包括單片機(jī)編程部分) . 主控模塊相當(dāng)于TSSA 中的�(yīng)用層模塊,�(fù)�(zé)�(chuàng)建、運(yùn)行視頻編碼模�、協(xié)議處理模塊和信道接口模塊,并通過(guò)響應(yīng)�(duì)列與命令�(duì)列在各功能模塊之間轉(zhuǎn)�(fā)控制與狀�(tài)消息. 視頻編碼模塊�(shí)�(xiàn)遵循H.263 �(xié)議的視頻壓縮編碼 ;�(xié)議處理模塊實(shí)�(xiàn)H.323 �(xié)議棧 ;信道接口模塊�(shí)�(xiàn)將數(shù)�(jù)�(bào)封裝成MAC 幀送上具體的物理信�. 各�(gè)功能模塊之間通過(guò)雙向消息�(duì)列交換數(shù)�(jù)�
�5 編碼器軟件組成結(jié)�(gòu)
主控模塊和各�(gè)功能模塊在pSOS 操作系統(tǒng)中都作為任務(wù)(task) �(dú)立運(yùn)�,它們之間任�(wù)狀�(tài)的變化完全靠�(duì)資源的獲取是否能夠滿�(通過(guò)�(diào)用pSOS 系統(tǒng)�(nèi)�) �(lái)�(shí)�(xiàn).pSOS 根據(jù)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)�(lái)�(dòng)�(tài)地切換各�(gè)任務(wù),以保證系�(tǒng)的實(shí)�(shí)�. 為提高主控模塊對(duì)狀�(tài)消息的響�(yīng)靈敏�,我們將主控模塊的優(yōu)先級(jí)�(shè)�(jì)比功能模塊高.視頻編碼模塊作為編碼器的核心部分占用了系�(tǒng)的絕大部分資源從而決定了編碼器的性能.針對(duì)多媒體通信系統(tǒng)的實(shí)�(shí)性要�,我�?cè)诰幋a軟件模塊的實(shí)�(xiàn)�(guò)程中采用了多種優(yōu)化策�. 除了�(duì)編碼程序代碼�(jìn)行結(jié)�(gòu)和局�?jī)?yōu)�,視頻壓縮中選取快速運(yùn)�(dòng)估計(jì)算法等方法外, 特別針對(duì)TM1300 的CPU 體系�(jié)�(gòu),將循�(huán)展開(kāi)�(jìn)行并行處�,充分利用TM1300 提供的多媒體指令和編譯優(yōu)化等其它策略. �(shí)踐表明在使用上述�(yōu)化策略后編碼器的圖像編碼幀率提高了一倍以��
4 �(jié)束語(yǔ)
基于TM1300 芯片的嵌入式�(wǎng)�(luò)視頻編碼器具有成本低,可靠性好的優(yōu)�(diǎn),并且由于在設(shè)�(jì)和實(shí)�(xiàn)�(guò)程中充分利用TriMedia �(zhuān)門(mén)針對(duì)多媒體信息處理設(shè)�(jì)的硬件結(jié)�(gòu)和TSSA 軟件體系,因此同時(shí)獲得了良好的性能. 嵌入式編碼器遵循ITU-T H.263 �(xié)�,可以與兼容H.323 �(xié)議的終端�(shí)�(xiàn)互聯(lián)互�,�(shí)�(xiàn)了實(shí)�(shí)的視頻傳�,獲得了清晰流暢的�(yùn)�(dòng)圖像. 碼率可以�64kbps�1920kbps 選擇�(lái)�(diào)節(jié)幀率和獲得不同�(jí)別的圖像�(zhì)�. �64kbps 帶寬�,解碼后的QCIF 和CIF圖像的幀率可�(dá)�15fps以上. 通過(guò)適當(dāng)提高碼率,QCIF和CIF 圖像的幀率均可達(dá)�25fps�
�(jīng)�(guò)近幾年的�(fā)�,目前已�(jīng)由單功能的視頻傳�,逐漸�(fā)展成為帶WIFI�(wǎng)�(luò),帶本地SD卡存�(chǔ) ,或USB存儲(chǔ)或IDE硬盤(pán)存儲(chǔ)等;傳輸通道也從原來(lái)單路逐漸�(fā)展成為:?jiǎn)温稤1,兩路HD1,四路CIF和多路兼容的多菜單操作與管理的集成系�(tǒng)� 目前,網(wǎng)�(luò)視頻服務(wù)器的通訊方式也由原來(lái)單純的有線網(wǎng)�(luò),逐漸�(fā)展成為:有線與無(wú)線WIFI�802.11a b g通訊�(xié)議)兼容,�(wú)線的傳輸距離也由原來(lái)的幾十米�30-100米),發(fā)展成為目前的幾十公里�30-50公里��
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