基于DM642的网络视频系统的设计与实现

摘要：为满足现代实时网络视频应用的需求，提出并实现了一种基于TI公司多媒体DSP芯片TMS320DM642的实时网络视频系统，给出了网络视频节点的硬件及软件的详细设计方案。结果证明，该系统能对视频图像进行实时压缩编码，并在各网络节点之间传输，且传输速率稳定，图像质量可调，能满足现代各种实时监控系统的要求。
关键词：实时视频；网络节点；DM642；图像压缩；动态JPEG

网络视频技术是随着视频图像、语音等多媒体信息数字处理技术与数字通信技术的飞速发展应运而生的。网络视频系统将传统摄像机和PC的功能整合到了一起，不仅将能模拟视频信号数字化并压缩，还带有一个网络接口，在网络上拥有一个IP地址。视频经由网络交换机，通过IP网络传输，并可在装有视频管理软件的标准PC上显示和存储。网络视频系统可选择高分辨率摄像机(数百万像素)，具有稳定的图像质量和传输速率，现在已在各种嵌入式视频会议系统，可视电话及各种分布式实时监控系统中得到越来越广泛的应用。文中实现了一种基于TI公司推出的一款针对多媒体处理领域应用的DSP，TMS320DM642的网络视频系统的设计方案。

1 网络视频节点硬件设计
系统视频节点的硬件结构如图1所示，由CCD摄像头输入的视频信号首先通过视频编码器SAA7115H进行数字化处理，所得数字视频信号经过视频端口(VP0)的内部FIFO缓冲后，由DM642通过EDMA将数据传送到片外SDRAM中，以便供视频应用程序使用。视频应用程序对图像进行相应处理(如增强、编码)之后由以太网控制器进行网络传输任务。

系统核心TMS320DM642是个强大的多媒体处理器，也是构成多媒体通信系统的良好平台。为了满足视频和图像处理的需要，它采用了Velo ciTI体系结构，主频600 MHz，8个并行运算单元，处理能力达4 800 MIPS，L1PCache和L1DCache分别为16 kB，工作在CPU全速访问状态，二级缓存256 kB。DM642采用高级超长指令字结构和硬件流水机制，使其在一个指令周期能够并行处理多条指令，从而加速了处理速度。这使得构建小型实时化的视频实时处理系统成为可能。DM642外设中有3个可配置的视频接口，可以和视频输入、输出或传输流无缝连接；同时还带有10／100 Mbs自适应以太网接口，提供DSP核与网络之间的高效连接；丰富的外围接口使其近乎是一个多媒体嵌入式系统的单芯片硬件平台。DM642的完全可编程性，又可以使其能够兼容正在发展的各种多媒体信号处理标准，构成通用的软件平台，因此得到越来越广泛的应用。

2 网络视频节点软件设计
2．1 整体流程
TI公司的DSP开发软件包括集成开发环境(CCS)、实时操作系统(DSP／BIOS)、第三方算法库标准(eXpressDSP)。本系统中调用TI提供的JPEG算法库。

如图2所示，整体流程可分为3个模块：图像的输入任务、处理任务和网络传输任务。输入任务获得获取摄像头捕获的模拟视频信号，并经过两次采样后，将得到的数字图像帧数据通过同步通讯(Synchronized COMmunication，SCOM)由输入任务进入到处理模块。处理模块完成图像帧的压缩编码。编码结束以后，会产生JPEG格式的图像文件。该压缩图像由SCOM传递到最后一个模块一网络传输模块。网络任务生成一个该JPEG图像的HTML文件，传输到终端计算机后，可在计算机的网页浏览器上观看到图像。图像帧在几个任务模块之间的传递都是通过指针实现的。