【正文】 路上 傳輸不同網絡協議的復用技術 。 重慶郵電大學碩士論文 第二章 視頻采集編碼發(fā)送模塊設計 9 ?口令認證協議（ Password Authentication Protocol， PAP）和質詢握手認證協議（ ChallengeHandshake Authentication Protocol， CHAP）：為 PPP 連接提供用戶認證功能，可以確保 PPP 連接的安全性。 WCDMA 是一個 ITU(國際電信聯盟 )標準，它是從 CDMA（ 碼分多址 ） 演變來的，在官方上被認為是 IMT20xx 的直接擴展 。 后續(xù)還有 R8 的 HSOPA 和 FDDLTE 等后續(xù)演進技術 ，可以看出WCDMA 在不斷地快速發(fā)展。 在項目中，為了方 便系統(tǒng)設計、分工和開發(fā)實現，系統(tǒng)中采用模塊化的思想指導設計 無線實時視頻監(jiān)控系統(tǒng)。 中心服務平臺從功能上分為流媒體服務器和信令管理服務器 ，它是系統(tǒng)中心管理服務器。在本模塊 中，視頻傳輸信道為 聯通經營的 WCDMA的 3G制式 ，信道實際帶寬窄、誤碼率高 。 （ 3）在視頻發(fā)送方面： 實現視頻的 無線 實時 傳輸 。基于 節(jié)敘述 DaVinci 技術的優(yōu)點， 本模塊 中應用的 DVS（數字視頻服務器）采用 合眾達公司專為數字視頻處理推出的 基于 DaVinci技術的 SEEDDVS6467 嵌入式開發(fā)平臺，它 是以 TI 公司 的 TMS320DM6467（簡稱 DM6467） 作為核心處理器 ，在其外圍 集成了 2 片譯碼器 TVP5158。這樣算法程序員和控制程序員可以獨立的完成各自的分工工作 ， 很大程度上 降低用戶的開發(fā)難度和開發(fā)周期。系統(tǒng)各線程間的交互示意圖如圖 所示。 重慶郵電大學碩士論文 第三章 搭建嵌入式開發(fā)環(huán)境平臺 14 第三章 搭建嵌入式開發(fā)環(huán)境平臺 嵌入式環(huán)境平臺搭建是嵌入式軟 件開發(fā)過程中最基礎、但也是非常 重要的工作，嵌入式開發(fā)環(huán)境平臺環(huán)境質量決定了項目的開發(fā)的時間以及項目開發(fā)質量 。這一節(jié)中將會詳細介紹DM6467 處理器和 TVP5158 采集譯碼器 。 DM6467 芯片主要組成部分是 一個 DSP 子系統(tǒng)、 一個 ARM 子系統(tǒng) 、兩個可編程的高清視頻協處理器 VICP0 和 VICP視頻預處理模塊 ： 包括一個視頻 轉換引擎和 兩個視頻輸入 /輸出端口 VPIF 接口 ，以及其它 外設 接口 。 ARM 處理器 上 運行 Linux 系統(tǒng)， 實現 DM6467 的控制功能，主要負責控制以及初始化 DSP 子系統(tǒng)、視頻端口 VPIF0/VPIF高清視頻協處理器 VICP、內部存儲器以及外設 TVP5158 等。同時豐富的外圍接口可以實現視頻的采 集、發(fā)送等 功能 。 1 0 b i t 模 / 數轉 換 器Y / C 分 離降 噪 處 理 /自 動 對 比縮 放 引 擎1 0 b i t 模 / 數轉 換 器Y / C 分 離降 噪 處 理 /自 動 對 比縮 放 引 擎1 0 b i t 模 / 數轉 換 器Y / C 分 離降 噪 處 理 /自 動 對 比縮 放 引 擎1 0 b i t 模 / 數轉 換 器Y / C 分 離降 噪 處 理 /自 動 對 比縮 放 引 擎A R M 寄 存 器 I 2 C 主 機 端 口延 遲 檢 測 /重 新 同 步D V O _ A _ [ 7 : 0 ]D V O _ B _ [ 7 : 0 ]D V O _ C _ [ 7 : 0 ]D V O _ D _ [ 7 : 0 ]輸 出 格 式轉 換 器級 聯 模 式 輸 入 圖 TVP5158 功能框圖 每個 譯碼 通道包含 1 個 10bit 27MSPS 的模數轉換器， 復合輸入信號按照 2 ITUR 的時鐘頻率 進行抽樣 。 DaVinci 軟件開發(fā)環(huán)境 DaVinci 平臺 在設計上具有兩大 技術優(yōu)勢 ： 一是 硬件上的優(yōu)勢，該平臺基于ARM+DSP 的雙核 處理 器 架構，它使得 DaVinci 平臺既具有 ARM 的強大 管理控制功能，又有 DSP 所具備的 算法處理能力；另外一個 優(yōu)勢就 軟件方面， DaVinci軟件框 架由應用層、信號處理層和 I/O 層三部分組成。 xDM 標準基于 TI 公司 的算法協同標準 xDAIS（ eXpressDSP Algorithm Interoperability Standard） [14]， 并在 xDAIS 標準之上 擴展了 視頻、圖像、語音以及音頻四類編解碼接口，同時為了實現 ARM 與 DSP 雙核間的通信，也添加了一些通信協議。 （ 3） 算法開發(fā)周期短 由于 TI 公司提供了統(tǒng)一的 API 和雙核之間通信機制， 在嵌入式編程中，開發(fā)人員 避免了 利用 C 或匯編語言和底層硬件打交道， 降低了開發(fā)難度，縮短了算法開發(fā)周期。與 此同時，由于不同的算法之間內存管理細節(jié)等存在的差異較大，應用程序是都重慶郵電大學碩士論文 第三章 搭建嵌入式開發(fā)環(huán)境平臺 19 是根據特定的算法而設計實現，所以應用程序的通用性差。 應用程序接口與 Codec Engine 及 xDM 算法的結構如圖 所示： V I D E N C 1 _ c r e a t e ( ) V I D E N C 1 _ c o n t r o l ( ) V I D E N C 1 _ p r o c e s s ( ) V I D E N C 1 _ d e l e t e。 而在基于 Davinci 技術嵌入式平臺的應用程序開發(fā)中， TI 提供的 Codec Engine機制 將 多媒體系統(tǒng)開發(fā)架構由以前的 兩層拓撲結構變?yōu)槿龑樱鐖D 所示： 應 用 層C o d e c E n g in e編 解 碼 算 法 圖 三層拓撲結構圖 DaVinci 構架中在應用層和算法庫之間添加了一個編解碼器引擎層（ Codec Engine），它使得開發(fā)人員不再與算法庫發(fā)生直接聯系，而是通過 Codec Engine 的API 遠程調用符合 xDM 封裝的算法。 這些接口如 圖 所示 ，其中 x 為接口版本。 采用 xDM 標 準 封裝算法庫有很多優(yōu)越性 [15]： （ 1） 可移植性 強 由于各個算法的封裝都采用統(tǒng)一的編程接口，如圖像算法接口、音頻算法接口以及語音算法接口和視頻算法接口，所以開發(fā)人員只需通過簡單修改配置文件，就可以移植遵循 xDM 標準的第三方算法到自己的 DaVinci平臺使用， 同時無需修改應用程序框架， 避免了重復開發(fā)工作，加快了 OEM 的產品開發(fā)速度。下面分別對 DaVinci 軟件框架中的 xDM 算法標準及 Codec Engine 進行介紹。 4 個譯碼 通道可獨立 運行， 用戶可以通 過 I2C 主機接口來控制 各通道的對 比度 、 亮度 、 飽和度和色度視頻特征 ，以得到最好的圖像質量 。 TVP5158 是 4 路高清 NTSC/PAL 視頻 譯碼 器，它可將所有通用基帶模擬視頻解碼成數字視頻輸出 ，其視頻輸出端口支持 2種數字視頻格式： 8 位的 ITUR 4:2:2 格式和 16 位的 YCrCb 4:2:2 格式，可滿足標清或高清視頻輸出。處理器基于 VLIW 超長指令架構，集成了 64個 32 字長的通用寄存器和 8 個獨立的功能單元（ 6 個 ALU 算術邏輯單元，兩個32 位的乘法器） ， 處理器上運行 DSP/BOIS 操作系統(tǒng)，主要完成多媒體數據（音頻、視頻）的編解碼以及圖像分析等。它采用 的 32 位 ARM 指令集實現處理器最高的性能和靈活性，為了提高 代碼密度，處理器也支持 16 位的 Thumb 指令集。 其結構框圖如圖 所示。 DaVinci 硬件開發(fā)環(huán)境 在嵌入式軟件開發(fā)中，軟件開發(fā)和嵌入式硬件結構有著緊密的聯系，可以 說硬件結構在一定程度上決定了軟件構架。采集線程從采集設備中獲取原始數據，并將數據寫入線程共享的 buffer 中，然后觸發(fā)視頻線程，視 頻線程收到原始數據 buffer后，先將多路行交叉模式輸出的復合視頻數據解復用，并對解復用后的單路視頻標記通道 ID，然后把空 buffer 返回給采集線程，再按照通道 ID 分別進行編碼處理，重慶郵電大學碩士論文 第二章 視頻采集編碼發(fā)送模塊設計 13 將編碼后的數據 buffer 送給發(fā)送線程，發(fā)送線程受 SIP 信令控制線程條件阻塞，當客戶端有請求時，就觸發(fā)發(fā)送線程進行數據流的發(fā)送。 多線程可以提高程序運行效率和系統(tǒng)的相應 速度，但同時也引起了多個線程對共享數據的并發(fā)訪問問題，如果不處理好線程間的同步，則可能造成共享數據的不一致性。 重慶郵電大學碩士論文 第二章 視頻采集編碼發(fā)送模塊設計 12 T V P 5 1 5 8T V P 5 1 5 8V 4 L 2U A R T E A M CU S B 2 . 0E M I FD D R 2S D R A MF L A S HM F 2 1 0 無 線發(fā) 送 模 塊P H Y 8 0 2 . 3以 太 網 接 口R S 4 8 5R S 2 3 2T M S 3 2 0 D M 6 4 6 7I 2 CD S PA T A 圖 SEEDDVS6467 系統(tǒng)硬件功能框圖 本課題中 ARM 端控制采集譯碼器 TVP5158 完成 視頻采 集， 遠程調用 DSP 端 編碼器完成實時視頻編碼，最后利用 RTP 協議封裝視頻數據，并通過 MF210無線模塊實現視頻數據的 WCDMA 傳輸 。 （ 2） 視頻編碼模塊： DSP上 實現 ，通過 Codec Engine機制遠程調用編碼器， 實現 視頻數據 實時編碼 ； （ 3） 視頻發(fā)送模塊：采用 基于 UDP協議的 RTP實時傳輸協議 封裝 視頻數據，并 利用 MF210無線模塊實現視頻的 WCDMA無線傳 輸 。 需要實現的功能包括： （ 1） 在視頻采集方面： 實現視頻的采集，且可以支持對視頻 多種 屬性的控制，如視頻分辨率、制式、亮度色度等。監(jiān)控系統(tǒng)功能框架圖如 ： ( D V S ) 視 頻服 務 器N E T W O R KN E T W O R K信 令 管 理服 務 器媒 體服 務 器監(jiān) 控 前 端（ P U ）中 心 服 務 平 臺監(jiān) 控 客 戶 端（ C U ）無 線 接 入 單 元無 線 接 入 單 元( D V S ) 視頻 服 務 器接 入i n t e r n e t 圖 視頻監(jiān)控系統(tǒng)功能框圖 本課題 完成的功能 是無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)中 PU端的 DVS（數字視頻服務 器）功能實現的主要部分， 主要實現 多路實時 視頻采集、視頻編碼、視頻發(fā)送 。 PU端可劃分為三個部分：視頻服務器外設設備（攝像頭、云臺、各類傳感器重慶郵電大學碩士論文 第二章 視頻采集編碼發(fā)送模塊設計 10 等）、 DVS（數字視頻服務器）和無線接入設備。 與另外兩種 3G標準相比， WCDMA 具有網絡建設最為廣泛、技術成熟度高、漫游地域最廣、終端設備支持最多