基于DM642的嵌入式網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

為完善多媒體數字視頻監控系統，基于DM642的嵌入式網絡視頻服務器應運而生。本文首先介紹了網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、穩定可靠、無線傳輸等優勢。此外，還介紹了DM642的嵌入式網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，達到監控系統視頻圖像的相關要求。嵌入式網絡視頻服務器介于其較高的可靠性、組網方便的優點使用率持續上升，但由于開發時間段，仍需對產品性能不斷優化。

DM642；嵌入式；網絡視頻

引言：

隨著遠程監控需求的逐步增長，嵌入式網絡視頻服務器介于其對視頻圖像的壓縮編碼效果良好，并且滿足監控系統視頻圖像的實時性需求，且可靠性高等優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，雖開發時間短等優勢，但靈活性差，不易更改。二、面向媒體處理的抓用DSP。盡管開發利用的周期尚短，但利用該設備可以對產品不斷的進行改進，提高產品性能，并降低生產成本，所以本文主要使用第二種方案。

1 網絡視頻服務器的概念及特點

網絡視頻服務器（DVS,Digitalvideoserver)，又叫數字視頻編碼器，是一種是一種壓縮、處理音視頻數據的專業網絡傳輸設備。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，網絡視頻服務器一般只需要1-4路模擬視頻輸出。此外，網絡視頻服務器不隨機配置硬盤，把相關存儲設備保存于監控中心，這樣更適合圖像資料的保護與存儲，確保安全性的同時節省大量空間。

（2）簡單方便

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

（3）中心控制

操作人員借助一臺工業標準服務器，配備一套控制管理應用軟件即可操作整個監控系統。只需打開一臺已聯網電腦的客戶端程序，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視的視頻。

（4）擴展性

可在網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。增強網絡視頻服務器的高可靠性。

2 網絡視頻服務器的優勢

（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。網絡帶寬不夠導致視頻的質量和傳輸速度均無法保證。現在由于計算機網絡的普及，只要有網絡的地方即可構建網絡監控系統，減少了安裝的費用，更便于后期的更新維護。

（2）方便高效

網絡監控的另一個優勢在于可以按需監控，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，大大降低了網絡帶寬使用率，節約網絡帶寬資源。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送視頻。

（3）工作穩定

網絡視頻服務器通常配置了嵌入式系統，同時內部采用高性能芯片，工作質量穩定可靠，保證數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過網絡視頻服務器轉化為數字信號，在布線復雜的區域可通過運用無線局域網將數字視頻信號發往監控中心進行處理，監控中心在發布到互聯網平臺，供管理部門遠程調控。不止縮短了時間周期，同時還有投資少效益高、組網方便等優點。

3 系統的硬件設計

本系統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，所以他們為了背板的使用可以被選擇性的禁止。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部寄存器進行適當的。

4 系統的軟件設計的數據流程

(1)輸入設備提供的一幀圖象被采集到輸入緩存，由YUV4：2：2格式進行重抽樣變為YUV4：2：0格式。

(2)圖象數據由輸入任務模塊通過一個SCOM序列提供給處理模塊。

(3)提供圖象數據給JPEG編碼庫程序，動態檢測即與以前圖象作比較，動態部分被壓縮成JPEG圖象并通過SCOM消息發送到網絡任務模塊。

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

(5)如果網上有一個對等端點請求“回放”連接，網絡任務模塊將從那個對等端點接收新的JPEG圖象，并發送原始和更新的圖象到處理任務模塊，消息通過SCOM序列發送。解碼產生的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序列進行傳輸到輸出任務模塊。

(7)輸出任務模塊轉換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勢，逐步成為視頻圖像傳輸的首選工具，廣泛應用與數字視頻監控系統中。本文通過簡要介紹網絡視頻服務器的概念特點及優勢，詳細介紹了設計過程中的硬件設計與軟件設計，充分發揮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.嵌入式網絡視頻服務器的設計與實現[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)