【正文】 路上 傳輸不同網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的復(fù)用技術(shù) 。 重慶郵電大學(xué)碩士論文 第二章 視頻采集編碼發(fā)送模塊設(shè)計(jì) 9 ?口令認(rèn)證協(xié)議（ Password Authentication Protocol， PAP）和質(zhì)詢握手認(rèn)證協(xié)議（ ChallengeHandshake Authentication Protocol， CHAP）：為 PPP 連接提供用戶認(rèn)證功能，可以確保 PPP 連接的安全性。 WCDMA 是一個(gè) ITU(國(guó)際電信聯(lián)盟 )標(biāo)準(zhǔn)，它是從 CDMA（ 碼分多址 ） 演變來(lái)的，在官方上被認(rèn)為是 IMT20xx 的直接擴(kuò)展 。 后續(xù)還有 R8 的 HSOPA 和 FDDLTE 等后續(xù)演進(jìn)技術(shù) ，可以看出WCDMA 在不斷地快速發(fā)展。 在項(xiàng)目中，為了方 便系統(tǒng)設(shè)計(jì)、分工和開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)中采用模塊化的思想指導(dǎo)設(shè)計(jì) 無(wú)線實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。 中心服務(wù)平臺(tái)從功能上分為流媒體服務(wù)器和信令管理服務(wù)器 ，它是系統(tǒng)中心管理服務(wù)器。在本模塊 中，視頻傳輸信道為 聯(lián)通經(jīng)營(yíng)的 WCDMA的 3G制式 ，信道實(shí)際帶寬窄、誤碼率高 。 （ 3）在視頻發(fā)送方面： 實(shí)現(xiàn)視頻的 無(wú)線 實(shí)時(shí) 傳輸 ?；? 節(jié)敘述 DaVinci 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)， 本模塊 中應(yīng)用的 DVS（數(shù)字視頻服務(wù)器）采用 合眾達(dá)公司專為數(shù)字視頻處理推出的 基于 DaVinci技術(shù)的 SEEDDVS6467 嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)，它 是以 TI 公司 的 TMS320DM6467（簡(jiǎn)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(dú)立的完成各自的分工工作 ， 很大程度上 降低用戶的開(kāi)發(fā)難度和開(kāi)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(xué)碩士論文 第三章 搭建嵌入式開(kāi)發(fā)環(huán)境平臺(tái) 14 第三章 搭建嵌入式開(kāi)發(fā)環(huán)境平臺(tái) 嵌入式環(huán)境平臺(tái)搭建是嵌入式軟 件開(kāi)發(fā)過(guò)程中最基礎(chǔ)、但也是非常 重要的工作，嵌入式開(kāi)發(fā)環(huán)境平臺(tái)環(huán)境質(zhì)量決定了項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)的時(shí)間以及項(xiàng)目開(kāi)發(fā)質(zhì)量 。這一節(jié)中將會(huì)詳細(xì)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(gè) DSP 子系統(tǒng)、 一個(gè) ARM 子系統(tǒng) 、兩個(gè)可編程的高清視頻協(xié)處理器 VICP0 和 VICP視頻預(yù)處理模塊 ： 包括一個(gè)視頻 轉(zhuǎn)換引擎和 兩個(gè)視頻輸入 /輸出端口 VPIF 接口 ，以及其它 外設(shè) 接口 。 ARM 處理器 上 運(yùn)行 Linux 系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn) DM6467 的控制功能，主要負(fù)責(zé)控制以及初始化 DSP 子系統(tǒng)、視頻端口 VPIF0/VPIF高清視頻協(xié)處理器 VICP、內(nèi)部存儲(chǔ)器以及外設(shè) TVP5158 等。同時(shí)豐富的外圍接口可以實(shí)現(xiàn)視頻的采 集、發(fā)送等 功能 。 1 0 b i t 模 / 數(shù)轉(zhuǎn) 換 器Y / C 分 離降 噪 處 理 /自 動(dòng) 對(duì) 比縮 放 引 擎1 0 b i t 模 / 數(shù)轉(zhuǎn) 換 器Y / C 分 離降 噪 處 理 /自 動(dòng) 對(duì) 比縮 放 引 擎1 0 b i t 模 / 數(shù)轉(zhuǎn) 換 器Y / C 分 離降 噪 處 理 /自 動(dòng) 對(duì) 比縮 放 引 擎1 0 b i t 模 / 數(shù)轉(zhuǎn) 換 器Y / C 分 離降 噪 處 理 /自 動(dòng) 對(duì) 比縮 放 引 擎A R M 寄 存 器 I 2 C 主 機(jī) 端 口延 遲 檢 測(cè) /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(zhuǎn) 換 器級(jí) 聯(lián) 模 式 輸 入 圖 TVP5158 功能框圖 每個(gè) 譯碼 通道包含 1 個(gè) 10bit 27MSPS 的模數(shù)轉(zhuǎn)換器， 復(fù)合輸入信號(hào)按照 2 ITUR 的時(shí)鐘頻率 進(jìn)行抽樣 。 DaVinci 軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境 DaVinci 平臺(tái) 在設(shè)計(jì)上具有兩大 技術(shù)優(yōu)勢(shì) ： 一是 硬件上的優(yōu)勢(shì)，該平臺(tái)基于ARM+DSP 的雙核 處理 器 架構(gòu)，它使得 DaVinci 平臺(tái)既具有 ARM 的強(qiáng)大 管理控制功能，又有 DSP 所具備的 算法處理能力；另外一個(gè) 優(yōu)勢(shì)就 軟件方面， DaVinci軟件框 架由應(yīng)用層、信號(hào)處理層和 I/O 層三部分組成。 xDM 標(biāo)準(zhǔn)基于 TI 公司 的算法協(xié)同標(biāo)準(zhǔn) xDAIS（ eXpressDSP Algorithm Interoperability Standard） [14]， 并在 xDAIS 標(biāo)準(zhǔn)之上 擴(kuò)展了 視頻、圖像、語(yǔ)音以及音頻四類編解碼接口，同時(shí)為了實(shí)現(xiàn) ARM 與 DSP 雙核間的通信，也添加了一些通信協(xié)議。 （ 3） 算法開(kāi)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(jī)制， 在嵌入式編程中，開(kāi)發(fā)人員 避免了 利用 C 或匯編語(yǔ)言和底層硬件打交道， 降低了開(kāi)發(fā)難度，縮短了算法開(kāi)發(fā)周期。與 此同時(shí)，由于不同的算法之間內(nèi)存管理細(xì)節(jié)等存在的差異較大，應(yīng)用程序是都重慶郵電大學(xué)碩士論文 第三章 搭建嵌入式開(kāi)發(fā)環(huán)境平臺(tái) 19 是根據(jù)特定的算法而設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，所以應(yīng)用程序的通用性差。 應(yīng)用程序接口與 Codec Engine 及 xDM 算法的結(jié)構(gòu)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(shù)嵌入式平臺(tái)的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)中， TI 提供的 Codec Engine機(jī)制 將 多媒體系統(tǒng)開(kāi)發(fā)架構(gòu)由以前的 兩層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變?yōu)槿龑樱鐖D 所示： 應(yīng) 用 層C o d e c E n g in e編 解 碼 算 法 圖 三層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖 DaVinci 構(gòu)架中在應(yīng)用層和算法庫(kù)之間添加了一個(gè)編解碼器引擎層（ Codec Engine），它使得開(kāi)發(fā)人員不再與算法庫(kù)發(fā)生直接聯(lián)系，而是通過(guò) Codec Engine 的API 遠(yuǎn)程調(diào)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(biāo) 準(zhǔn) 封裝算法庫(kù)有很多優(yōu)越性 [15]： （ 1） 可移植性 強(qiáng) 由于各個(gè)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(yǔ)音算法接口和視頻算法接口，所以開(kāi)發(fā)人員只需通過(guò)簡(jiǎn)單修改配置文件，就可以移植遵循 xDM 標(biāo)準(zhǔn)的第三方算法到自己的 DaVinci平臺(tái)使用， 同時(shí)無(wú)需修改應(yīng)用程序框架， 避免了重復(fù)開(kāi)發(fā)工作，加快了 OEM 的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度。下面分別對(duì) DaVinci 軟件框架中的 xDM 算法標(biāo)準(zhǔn)及 Codec Engine 進(jìn)行介紹。 4 個(gè)譯碼 通道可獨(dú)立 運(yùn)行， 用戶可以通 過(guò) I2C 主機(jī)接口來(lái)控制 各通道的對(duì) 比度 、 亮度 、 飽和度和色度視頻特征 ，以得到最好的圖像質(zhì)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(shù)字視頻輸出 ，其視頻輸出端口支持 2種數(shù)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(biāo)清或高清視頻輸出。處理器基于 VLIW 超長(zhǎng)指令架構(gòu)，集成了 64個(gè) 32 字長(zhǎng)的通用寄存器和 8 個(gè)獨(dú)立的功能單元（ 6 個(gè) ALU 算術(shù)邏輯單元，兩個(gè)32 位的乘法器） ， 處理器上運(yùn)行 DSP/BOIS 操作系統(tǒng)，主要完成多媒體數(shù)據(jù)（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(shí)現(xiàn)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(jié)構(gòu)框圖如圖 所示。 DaVinci 硬件開(kāi)發(fā)環(huán)境 在嵌入式軟件開(kāi)發(fā)中，軟件開(kāi)發(fā)和嵌入式硬件結(jié)構(gòu)有著緊密的聯(lián)系，可以 說(shuō)硬件結(jié)構(gòu)在一定程度上決定了軟件構(gòu)架。采集線程從采集設(shè)備中獲取原始數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)寫(xiě)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(shù)據(jù) buffer后，先將多路行交叉模式輸出的復(fù)合視頻數(shù)據(jù)解復(fù)用，并對(duì)解復(fù)用后的單路視頻標(biāo)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(jìn)行編碼處理，重慶郵電大學(xué)碩士論文 第二章 視頻采集編碼發(fā)送模塊設(shè)計(jì) 13 將編碼后的數(shù)據(jù) 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(dāng)客戶端有請(qǐng)求時(shí)，就觸發(fā)發(fā)送線程進(jìn)行數(shù)據(jù)流的發(fā)送。 多線程可以提高程序運(yùn)行效率和系統(tǒng)的相應(yīng) 速度，但同時(shí)也引起了多個(gè)線程對(duì)共享數(shù)據(jù)的并發(fā)訪問(wèn)問(wèn)題，如果不處理好線程間的同步，則可能造成共享數(shù)據(jù)的不一致性。 重慶郵電大學(xué)碩士論文 第二章 視頻采集編碼發(fā)送模塊設(shè)計(jì) 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(wú) 線發(fā) 送 模 塊P H Y 8 0 2 . 3以 太 網(wǎng) 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(yuǎn)程調(diào)用 DSP 端 編碼器完成實(shí)時(shí)視頻編碼，最后利用 RTP 協(xié)議封裝視頻數(shù)據(jù)，并通過(guò) MF210無(wú)線模塊實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的 WCDMA 傳輸 。 （ 2） 視頻編碼模塊： DSP上 實(shí)現(xiàn) ，通過(guò) Codec Engine機(jī)制遠(yuǎn)程調(diào)用編碼器， 實(shí)現(xiàn) 視頻數(shù)據(jù) 實(shí)時(shí)編碼 ； （ 3） 視頻發(fā)送模塊：采用 基于 UDP協(xié)議的 RTP實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議 封裝 視頻數(shù)據(jù)，并 利用 MF210無(wú)線模塊實(shí)現(xiàn)視頻的 WCDMA無(wú)線傳 輸 。 需要實(shí)現(xiàn)的功能包括： （ 1） 在視頻采集方面： 實(shí)現(xiàn)視頻的采集，且可以支持對(duì)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(wù) 器N E T W O R KN E T W O R K信 令 管 理服 務(wù) 器媒 體服 務(wù) 器監(jiān) 控 前 端（ P U ）中 心 服 務(wù) 平 臺(tái)監(jiān) 控 客 戶 端（ C U ）無(wú) 線 接 入 單 元無(wú) 線 接 入 單 元( D V S ) 視頻 服 務(wù) 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(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)中 PU端的 DVS（數(shù)字視頻服務(wù) 器）功能實(shí)現(xiàn)的主要部分， 主要實(shí)現(xiàn) 多路實(shí)時(shí) 視頻采集、視頻編碼、視頻發(fā)送 。 PU端可劃分為三個(gè)部分：視頻服務(wù)器外設(shè)設(shè)備（攝像頭、云臺(tái)、各類傳感器重慶郵電大學(xué)碩士論文 第二章 視頻采集編碼發(fā)送模塊設(shè)計(jì) 10 等）、 DVS（數(shù)字視頻服務(wù)器）和無(wú)線接入設(shè)備。 與另外兩種 3G標(biāo)準(zhǔn)相比， WCDMA 具有網(wǎng)絡(luò)建設(shè)最為廣泛、技術(shù)成熟度高、漫游地域最廣、終端設(shè)備支持最多