基于DM642的嵌入式網(wǎng)絡視頻服務器的設計

徐磊

黑龍江電信國脈工程股份有限公司

基于DM642的嵌入式網(wǎng)絡視頻服務器的設計

徐磊

黑龍江電信國脈工程股份有限公司

為完善多媒體數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，基于DM642的嵌入式網(wǎng)絡視頻服務器應運而生。本文首先介紹了網(wǎng)絡視頻服務器的概念，闡述了機型小、簡便性、中心控制、可擴展性等特點以及方便性安裝及維護、使用方便、智能性、衰減小、穩(wěn)定可靠、無線傳輸?shù)葍?yōu)勢。此外，還介紹了DM642的嵌入式網(wǎng)絡視頻服務器的設計中的硬件設計及軟件設計。為視頻圖像的壓縮編碼帶來新的突破，達到監(jiān)控系統(tǒng)視頻圖像的相關要求。嵌入式網(wǎng)絡視頻服務器介于其較高的可靠性、組網(wǎng)方便的優(yōu)點使用率持續(xù)上升，但由于開發(fā)時間段，仍需對產(chǎn)品性能不斷優(yōu)化。

DM642；嵌入式；網(wǎng)絡視頻

引言：

隨著遠程監(jiān)控需求的逐步增長，嵌入式網(wǎng)絡視頻服務器介于其對視頻圖像的壓縮編碼效果良好，并且滿足監(jiān)控系統(tǒng)視頻圖像的實時性需求，且可靠性高等優(yōu)點逐步與用戶們的生活密不可分。目前市場上視頻服務器的解決方案多種多樣，下面簡單介紹兩種方案：一、CPU+ASIC。以ARM為核的CPU搭建專用媒體處理芯片，雖開發(fā)時間短等優(yōu)勢，但靈活性差，不易更改。二、面向媒體處理的抓用DSP。盡管開發(fā)利用的周期尚短，但利用該設備可以對產(chǎn)品不斷的進行改進，提高產(chǎn)品性能，并降低生產(chǎn)成本，所以本文主要使用第二種方案。

1 網(wǎng)絡視頻服務器的概念及特點

網(wǎng)絡視頻服務器（DVS,Digitalvideoserver)，又叫數(shù)字視頻編碼器，是一種是一種壓縮、處理音視頻數(shù)據(jù)的專業(yè)網(wǎng)絡傳輸設備。下面就來看看視頻服務器的四大基本特點：

（1）機型小

較之過去硬盤錄像機較大的視頻輸入，網(wǎng)絡視頻服務器一般只需要1-4路模擬視頻輸出。此外，網(wǎng)絡視頻服務器不隨機配置硬盤，把相關存儲設備保存于監(jiān)控中心，這樣更適合圖像資料的保護與存儲，確保安全性的同時節(jié)省大量空間。

（2）簡單方便

通過網(wǎng)絡視頻服務器僅借助于一根5類網(wǎng)絡線纜，即可通過計算機網(wǎng)絡把圖像傳輸給監(jiān)控中心，若視頻服務器內(nèi)部裝有WIFI組件，便可采用無線局域網(wǎng)直接傳輸，操作簡單方便。

（3）中心控制

操作人員借助一臺工業(yè)標準服務器，配備一套控制管理應用軟件即可操作整個監(jiān)控系統(tǒng)。只需打開一臺已聯(lián)網(wǎng)電腦的客戶端程序，輸入指定的服務器IP地址，即可達到全面遠程監(jiān)視的效果。任何被授予權限的客戶機都可以直接進行對任意攝影機訪問，也可利用中央服務器訪問所監(jiān)視的視頻。

（4）擴展性

可在網(wǎng)絡視頻服務器中添加攝像機，也可輕松升級為更加快速的處理器、更大帶寬等。增強網(wǎng)絡視頻服務器的高可靠性。

2 網(wǎng)絡視頻服務器的優(yōu)勢

（1）便于安裝維護

過去，由于安裝光纖的成本高且布線復雜繁瑣，很多客戶無法承受。網(wǎng)絡帶寬不夠?qū)е乱曨l的質(zhì)量和傳輸速度均無法保證。現(xiàn)在由于計算機網(wǎng)絡的普及，只要有網(wǎng)絡的地方即可構建網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)，減少了安裝的費用，更便于后期的更新維護。

（2）方便高效

網(wǎng)絡監(jiān)控的另一個優(yōu)勢在于可以按需監(jiān)控，不受時間等條件的限制，有選擇性地觀看目標地點的視頻，只傳輸需要觀看的圖像，大大降低了網(wǎng)絡帶寬使用率，節(jié)約網(wǎng)絡帶寬資源。通過及時從視頻流中提取所需信息，可將大量信息傳輸、存儲。還可通過對攝像機進行編程，使其只在特定需求指令下發(fā)送視頻。

（3）工作穩(wěn)定

網(wǎng)絡視頻服務器通常配置了嵌入式系統(tǒng)，同時內(nèi)部采用高性能芯片，工作質(zhì)量穩(wěn)定可靠，保證數(shù)字信號在傳輸中衰減小。通常模擬視頻信號的傳輸距離過大會導致信號的衰減，此時可配置食品放大器彌補這一缺陷。

（4）攝像機的視頻信號可經(jīng)過網(wǎng)絡視頻服務器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，在布線復雜的區(qū)域可通過運用無線局域網(wǎng)將數(shù)字視頻信號發(fā)往監(jiān)控中心進行處理，監(jiān)控中心在發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)平臺，供管理部門遠程調(diào)控。不止縮短了時間周期，同時還有投資少效益高、組網(wǎng)方便等優(yōu)點。

3 系統(tǒng)的硬件設計

本系統(tǒng)設計可再分的視頻端口0和視頻端口1被用作捕獲輸入端口，命名為捕獲端口1和捕獲端口2。這些端口連接到SAA7115H解碼器。視頻端口貫穿CBT開關，所以他們?yōu)榱吮嘲宓氖褂每梢员贿x擇性的禁止。另一半的端口被連接到板上的McASP端口。捕獲端口1通過一個RCA類型的視頻插座J15和一個4針的低噪聲S-Video接口J16，連接到視頻源。輸入的必須是合成的視頻源，例如DVDPlayer或視頻相機。SAA7115H是可通過DM642的I2C總線進行編程的，并且可以連接所有的主要合成視頻標準，例如NTSC，PAL和SECAM，這些都可以通過解碼器的內(nèi)部寄存器進行適當?shù)摹?/p>

4 系統(tǒng)的軟件設計的數(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YUV4：2：2格式進行重抽樣變?yōu)閅UV4：2：0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YUV4：2：0格式的圖象被重新采樣成YUV4：2：2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YUV4：2：0格式的解碼圖象成YUV4：2：2格式圖象并送交顯示。顯示設備顯示輸出的圖象。

總結：

總之，DM642嵌入式網(wǎng)絡視頻服務器因其高可靠性、傳輸速度快、強大的多媒體處理能力等優(yōu)勢，逐步成為視頻圖像傳輸?shù)氖走x工具，廣泛應用與數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)中。本文通過簡要介紹網(wǎng)絡視頻服務器的概念特點及優(yōu)勢，詳細介紹了設計過程中的硬件設計與軟件設計，充分發(fā)揮DM642芯片的最高性能，對DM642的其他方面的應用也同樣具有參考價值。

[1]王亞昊.嵌入式網(wǎng)絡視頻服務器的設計與實現(xiàn)[J].電子科技大學.2013(03)

[2]曾蓉,許永輝.基于TMS320DM642的嵌入式Web服務器設計[J].電子測量技術.2013(05)