國內(nèi)外市場上主要推出的是數(shù)字控制的模擬視頻監(jiān)控和數(shù)字視頻監(jiān)控兩類產(chǎn)品[1].前者的技術(shù)發(fā)展已經(jīng)非常成熟，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，在實際工程中得到了廣泛應(yīng)用。后者是新近崛起的以計算機技術(shù)及圖像視頻壓縮技術(shù)為的新型視頻監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)在解決模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)的部分弊端的基礎(chǔ)上迅速崛起。在互聯(lián)網(wǎng)的普遍推廣和網(wǎng)絡(luò)帶寬逐漸提高的背景下，視頻監(jiān)控技術(shù)飛速發(fā)展，出現(xiàn)了集多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、嵌入式技術(shù)于一體的嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

　　目前國內(nèi)嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究有了很大的發(fā)展，但是國內(nèi)對嵌入式無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究還比較少。嵌入式視頻監(jiān)視系統(tǒng)的實現(xiàn)方式一般有兩種：ARM+通用DSP和ARM+專用視頻處理芯片[3-4].考慮到基于DSP的解決方案成本太高、開發(fā)難度大等特點，本文采用了成本低、開發(fā)周期短的第二種方案。

　　1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

　　本系統(tǒng)的主要芯片之間通過I2C總線相連接，這樣設(shè)計不僅方便各主要芯片之間的通信。SAA7113H采集AV端子（Composite Video）的視頻信號處理成ITU656格式的數(shù)據(jù)送到GO7007SB，MSM7716采集來自麥克風(fēng)的音頻信號處理成PCM格式數(shù)據(jù)送到GO7007SB，GO7007SB將采集到的音視頻數(shù)據(jù)進行壓縮，壓縮后的數(shù)據(jù)流經(jīng)過HPI（Host Parallel Interface）接口傳輸?shù)紸RM微處理器S3C2410，S3C2410將壓縮數(shù)據(jù)發(fā)送給以太網(wǎng)接口運用IPv6協(xié)議傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

　　2 視頻采集模塊設(shè)計

　　視頻采集由SAA7113完成。SAA7113是Philips公司生產(chǎn)的視頻捕獲芯片，該芯片主要完成模擬視頻信號的數(shù)字采樣，將模擬彩色視頻信號轉(zhuǎn)換成符合ITU656標準輸出格式的數(shù)字視頻信號，前端輸入的視頻信號可以是PAL制式、NTSC制式或者SECAM制式。它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)輸入信號的幅度鉗位和靜態(tài)、動態(tài)增益自動調(diào)整，而且還包含一個可編程的亮度、對比度、飽和度和色度控制器，可實時地調(diào)整采集到的數(shù)字圖像參數(shù)【2】。片外只需提供一個24.576MHz的晶振，片內(nèi)時鐘發(fā)生器自動產(chǎn)生內(nèi)部電路所需的工作頻率。SAA7113在GO7007SB的I2C總線時序的控制下，將采集到的ITU656 YUV 4:2:2格式的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)通過視頻輸入接口傳送到GO7007SB。該接口是一個10位的并行輸入接口，接口時鐘由像素時鐘（PCLK）提供。當視頻源是8位時，應(yīng)該連接到10位PDATA總線的高8位上，此時，低2位可以連接到高電平或低電平。的PCLK時鐘頻率為27MHz。本設(shè)計中的模擬視頻輸入端提供了兩種輸入接口，即復(fù)合視頻信號接口和S端子視頻信號輸入接口，以適應(yīng)不同視頻輸入場合的需要。

　　SAA7113H輸出的同步信號包括LLC、RTS0、RTS1。LLC是行鎖定系統(tǒng)時鐘輸出，與PCLK相連，取PCLK的值，即27MHz，用來同步數(shù)據(jù)采集，使得1個LLC周期輸出1bit的圖像數(shù)據(jù)。在圖像數(shù)據(jù)有效時，其上升沿反相后作為幀存儲器的WE#信號。RTS0、RTS1的功能是通過編程設(shè)置SAA7113H功能寄存器確定的。RTS0被設(shè)置為水平輸出與HREF連接的參考信號（行有效信號）。RTS0高電平時表示采集一行有效像素，低電平時表示場消隱信號。RTS1被設(shè)置為垂直輸出參考信號和奇偶場信號，與VREF連接。RTS1高電平時表示采集奇場圖像所需要的有效數(shù)據(jù)，在RTS1上升沿時，開始采集奇場圖像數(shù)據(jù)，同時它也被用來作為幀圖像開始的信號；RTS1低電平時表示采集偶場中所需要的圖像數(shù)據(jù)，在RTS1下降沿時，開始采集偶場圖像數(shù)據(jù)。

　　3 音頻采集模塊設(shè)計

　　音頻信號采集利用PCM1800完成。PCM1800是TI公司所屬的BURR-BROWN公司生產(chǎn)的立體聲音頻采集芯片，用＋5V電源供電，信噪比為95dB，動態(tài)范圍為95dB，其內(nèi)部嵌有高通濾波器，具有PCM音頻接口和4種數(shù)據(jù)格式，分為主控和受控兩種模式，采樣可達20bit，支持的采樣頻率有32KHz、44.1KHz和48KHz，還支持多種數(shù)據(jù)串行輸出模式，包括I2S串行總線模式【3】。本設(shè)計中將PCM1800設(shè)置為從模式，即其系統(tǒng)時鐘由GO7007SB的音頻系統(tǒng)時鐘輸出SYSCLK提供。若將PCM1800的FMTO和FMT1兩腳接低電平，可設(shè)置其輸出數(shù)據(jù)為20位的I2S格式。
    該芯片主要完成立體聲的音頻信號的采樣，將模擬立體聲音頻信號轉(zhuǎn)換成標準的符合I2S總線標準格式的數(shù)字音頻信號，數(shù)字音頻信號再從音頻輸入接口輸入到GO7007SB。GO7007SB支持ADPCM編碼，允許1：4音頻壓縮，為A/V同步產(chǎn)生音頻采樣計數(shù)和音頻標簽。音頻數(shù)據(jù)輸入字長范圍為16位～24位，但僅高16位被采樣并從USB或HPI接口輸出。

　　4 音視頻壓縮模塊設(shè)計

　　GO7007SB是單片多式視頻壓縮芯片，它使用復(fù)合算法將原視頻數(shù)據(jù)緩沖并壓縮成視頻流，輸出視頻流形式為MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4或 H.263。

　　時鐘系統(tǒng)視為帶有適用低電平的MPLL_BP 和 UPLL_BP 引腳的內(nèi)部PLL模式設(shè)計。主時鐘由芯片振蕩器和PLL產(chǎn)生。MCLK頻率是96MHz。在這種情況下，MXI和MXO之間需要一個外部R-C-Crystal tank，如圖3所示。

　　MT48LC2M32B2是64MB SDRAM （512K×32×4 backs）， 被用作外部數(shù)據(jù)緩沖器。為了改進SDRAM的時鐘定時功能，GO7007SB為SDRAM提供SDRAM信號以及時鐘信號。該時鐘被設(shè)計為SDRAM_CLK.。SDRAM_CLK 引腳驅(qū)動SDRAM 裝置并為SDRAM_CLK_LB 引腳提供反饋。在讀取周期中，反饋時鐘獲得SDRAM數(shù)據(jù)。無需任何復(fù)雜的PCB設(shè)計SDRAM數(shù)據(jù)可以符合96 MHz的設(shè)計時間。SDRAM 時鐘的設(shè)計如圖4所示。

　　2KB EEPROM用于存儲裝置的啟動設(shè)置，由I2C控制器進行控制。所以用戶可以將定制的描述符ID、接口和端點設(shè)置存儲在芯片上。另外，它還能存儲定制內(nèi)部寄存設(shè)置、啟動碼以及自動固件。

　　音頻接口在主機模式下運作，一個簡單的時鐘生成器通過MXAUD參照主時鐘24.576MHz生成樣本速率，而位時鐘與合成信號也通過MXAUD生成。

　　HPI接口用于連接微處理器，運行啟動，控制數(shù)據(jù)，而壓縮流也通過HPI接口。如果發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的錯誤，XRISC或微處理器可以凍結(jié)前端模塊并啟動調(diào)試模式。然后外部主機就可以運用調(diào)試模式進入GO7007SB內(nèi)部。

　　HPI接口被設(shè)計為異步模式，異步模式也是缺省的模式，可通過HPI_SYNC引腳以及以啟動EEPROM設(shè)置的16位數(shù)據(jù)總線進行設(shè)置。

　　5 網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊設(shè)計

　　AX88796的CPU[1：0]兩個輸入引腳用來設(shè)置與不同CPU總線連接時AX88796的工作模式，本系統(tǒng)設(shè)其為X86模式，即CPU0接3.3V電壓，CPU1接地。由ARM的4個GPIO口引腳分別與AX88796的CS#、WR#、RD#和BHE#相連，完成對AX88796的控制功能。AX88796的地址總線SA[9:0]和數(shù)據(jù)總線SD[15:0]分別與CPU的地址/數(shù)據(jù)總線相連。

　　需要特別注意的一個引腳是PLL電源引腳（78腳），按照手冊上說這個引腳必須要與其他的電源隔離，本設(shè)計一開始使用一個磁珠隔離，結(jié)果在后面調(diào)試時ping通率很小，使用10μH的電感再加一個104電容接地的方式后，大數(shù)據(jù)包完全可以ping通。

　　編寫IPv6視頻組播發(fā)送和接收函數(shù)部分，以供視頻監(jiān)視終端和客戶端上位機應(yīng)用程序調(diào)用。在編寫函數(shù)時，可參照視頻傳輸流的IPv4組播發(fā)送和接收，并且可以添加傳輸數(shù)據(jù)的加密解密模塊。IPv6組播發(fā)送的真正實現(xiàn)是IPv6_multicast_send（）函數(shù)，它主要是通過調(diào)用3個子函數(shù)：JoinMulticast（加入組播組）、LeaveMulticast（離開組播組）和Send（發(fā)送數(shù)據(jù)）來實現(xiàn)的。組播數(shù)據(jù)的接收是由IPv6_multicast_rev（）函數(shù)實現(xiàn)的，接收到的數(shù)據(jù)存放在緩沖區(qū)中，等待進一步處理。在IPv6_multicast_rev（）函數(shù)中，創(chuàng)建一個接收網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)Socket并將其加入到指定的組播組中，開始接收組播數(shù)據(jù)。

　　通過接收組播數(shù)據(jù)函數(shù)Int revdata（char *buffer，int len）接收組播數(shù)據(jù)，并將接收到的視頻數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中，提取視頻數(shù)據(jù)包頭，判定如果是一幀數(shù)據(jù)中的一幀，則對此幀進行解壓處理并顯示出來。

　　6 ARM與GO7007之間的通信設(shè)計

　　S3C2410和GO7007SB通過HPI通信。HPI物理上連接GO7007SB端口和ARM的總線控制器BUSC，S3C2410通過編程HPI在GO7007SB內(nèi)存映射中打開一個32KB窗口，然后再訪問GO7007SB內(nèi)存。這樣，S3C2410和GO7007SB都可以訪問SDRAM，從而有效地共享大量的圖像數(shù)據(jù)塊。S3C2410和GO7007SB共享一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于命令請求、確認和數(shù)據(jù)的交互。