【正文】 像頭、云臺(tái)、各類(lèi)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)備支持最多和擁有用戶(hù)最多的優(yōu)勢(shì)， 所以本文選擇 WCDMA 制式作為視頻監(jiān)控系統(tǒng)中無(wú)線傳輸 所用的制式標(biāo)準(zhǔn) 。 其中 R99/R4 可以提供 384kbps 上行最高傳輸速度和下行 2Mbps 最高速度，在隨后的 R5（ HSDPA）和 R6（ HSUPA）分別強(qiáng)化了 R99/R4 版本的下行與上行最大速度，分別達(dá)到 和 ， R5 與 R6 合稱(chēng)為 WCDMA 的 HSPA 版本。經(jīng)過(guò)以上三個(gè)階段，一條 PPP 通信鏈路便建立起來(lái)了。 ?鏈路 控制協(xié)議（ LinkControl Protocol， LCP）：用于建立、配置、測(cè)試和管理數(shù)據(jù)鏈路連接。 PPP 不僅 支持異步鏈路，也支持面向比特的同步鏈路 ，同時(shí) 克服 了 SLIP 只能靜態(tài)分配 IP 的缺陷 ， PPP 協(xié)議 滿(mǎn)足了動(dòng)態(tài)分配 IP 地址的需要， 而且 PPP 協(xié)議通過(guò) NCPs 對(duì)多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議提供支持。 2． PPP 協(xié)議 PPP（ PointtoPoint Protocol 點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議）是在同等單元之間傳輸數(shù)據(jù)包的鏈路層封裝協(xié)議。 視頻傳輸協(xié)議與技術(shù) 協(xié)議 RTP(Realtime Transport Protocol) 實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議是針對(duì) Inter 上多媒體數(shù)據(jù)流的傳輸?shù)囊粋€(gè) 協(xié)議， 它描述了程序管理多媒體數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)姆绞?，作為RFC1889 被 IETF 發(fā)布 。 作為一種新型的 高質(zhì)量低碼率視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，具有適用性強(qiáng)、壓縮率高、圖像質(zhì)量好等特點(diǎn)。 從功能上可以分為兩層： VCL 層（視頻編碼層）和 NAL 層（網(wǎng)絡(luò)提取層）。但是網(wǎng)絡(luò)帶寬畢竟是有限的， 尤其是帶寬較窄的無(wú)線傳輸環(huán)境中，在 因而我們需要在盡可能保證圖像質(zhì)量的前提下，減少視頻信息中的冗余量，從而緩解無(wú)線網(wǎng)絡(luò)帶寬，這也是視頻壓縮的目標(biāo)。 V4L2 是一個(gè)兩層驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)：上層是 videodev 模塊，當(dāng) videodev 初始化后，它把自己注冊(cè) 為 一個(gè)主設(shè)備號(hào)為 81 的字符設(shè)備，同時(shí)注冊(cè)自己的字符驅(qū)動(dòng)成員函數(shù)；下層是 V4L2 驅(qū)動(dòng)程序，它實(shí)際上是 videodev 的客戶(hù)端， videodev 通過(guò) V4L2 驅(qū)動(dòng)程序的成員函數(shù)來(lái)調(diào)用 V4L2 驅(qū)動(dòng)程序 [8]。 D A V I N C I軟 件處 理 器 間 通 信 操 系 統(tǒng) 作框 架 結(jié) 構(gòu)A P I 驅(qū) 動(dòng) 編 解 碼 器加 速 器外 設(shè)處 理 器開(kāi) 發(fā) 工 具 套 件G r e e n H i l l s開(kāi) 發(fā) 工 具數(shù) 字 視 頻開(kāi) 發(fā) 平 臺(tái)評(píng) 估 模 塊 參 考 設(shè) 計(jì) 芯 片支 持授 權(quán) 軟 件 提 供 商（ A S P ）第 三 方 圖 達(dá)芬奇技術(shù)結(jié)構(gòu)圖 DaVinciTM 處理器是 TI公司為面向視頻編解碼應(yīng)用而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的一款數(shù)字流媒體處理器。 重慶郵電大學(xué)碩士論文 第一章 緒論 5 本章小結(jié) 本章主要介紹了該課題的研究背景；分析了當(dāng)前視頻監(jiān)控技術(shù)的研究現(xiàn) 狀；分析了系統(tǒng) 背景 以 及應(yīng)用價(jià)值；最后指明了該課題的研究?jī)?nèi)容以及編排了本論文的組織結(jié)構(gòu)。 先構(gòu)建 WCDMA網(wǎng)絡(luò)的傳輸鏈路，主要工作是完成 MF210驅(qū)動(dòng) 與 PPP移植，以及 ppp撥號(hào)實(shí)現(xiàn)，然后采用基于 UDP協(xié)議的 RTP流媒體 實(shí)時(shí) 傳輸協(xié)議打包 視頻數(shù)據(jù) ，最后創(chuàng)建 socket發(fā)送數(shù)據(jù)到wcdma網(wǎng)絡(luò)中。 分別設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了視頻圖像采集、視頻圖像編碼和視頻圖像發(fā)送三個(gè) 子 模塊 。 首先 研究了 與模塊相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)，然后 分析了模塊 的功能需求，并根據(jù)功能分析設(shè)計(jì)了視頻采集、編碼、發(fā)送模塊 的 總體 架構(gòu) 。 論文組織架構(gòu) 本論文一共分為 6章，其中，第一章是緒論部分，第二至第五章是論文的主體，第六章是論文的工作總結(jié)和展望。 雖然視頻壓縮技術(shù)和 無(wú)線傳輸帶寬有了長(zhǎng)足進(jìn)步，但考慮到無(wú)線 視 頻 傳輸中視頻 數(shù)據(jù)量 龐大、傳輸實(shí)時(shí)性要求高而 無(wú)線信道 的帶寬 有限 ，完成 視頻數(shù)據(jù) 在 無(wú)重慶郵電大學(xué)碩士論文 第一章 緒論 4 線信道中 上的實(shí)時(shí)傳輸 仍然是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。目前 WCDMA是 國(guó)內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的 3G網(wǎng)絡(luò)制式 ， 如果 支持 HSPA網(wǎng)絡(luò)的話(huà)，那么理論最高上行是 ，理論最高下行是 ，如果是支持 HSPA+網(wǎng)絡(luò)的上網(wǎng)卡設(shè)備，理論最高下行則是 21Mbps。目前 基于嵌入式無(wú)線流媒體技術(shù)是 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控市場(chǎng)中 應(yīng)用最為廣泛的 視頻監(jiān)控技術(shù) 。 盡管當(dāng)前 網(wǎng)絡(luò) 視頻 由于其成本 限制，使其 應(yīng)用 主要局限于 智能交通、平安城市等 大型 項(xiàng)目中，但隨著 社會(huì)發(fā)展、 人 民 經(jīng)濟(jì)水平提升 以及對(duì)安防監(jiān)控要求的提高，智能家居 、 家庭安防 等行業(yè)應(yīng)用正在崛 起 [3]。 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的出現(xiàn)使得視頻監(jiān)控開(kāi)始向道路交通、家庭 、教育、企業(yè)信息化、醫(yī)療等新的運(yùn)用領(lǐng)域滲透 [2]。數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要 技術(shù)產(chǎn)品是 DVR，采用 windows平臺(tái)，在個(gè)人計(jì)算機(jī)上安裝不同 型號(hào)的視頻顯卡和對(duì)應(yīng)的 DVR軟件，用戶(hù)可以得到相應(yīng)的 4路的采集視頻，并可以得到實(shí)時(shí)的語(yǔ)音和視頻傳輸服務(wù)。而且數(shù)字通信的快速發(fā)展，也保障了數(shù)字化的可能性。對(duì)于已建立好的監(jiān)控系統(tǒng)，由于其組網(wǎng)架構(gòu)以及系統(tǒng)功能架構(gòu)的局限，若要去增添設(shè)備，則需要大范圍的修改系統(tǒng)，甚至重建系統(tǒng)。 隨著多媒體技 術(shù)編解碼技術(shù)發(fā)展，微處理器性能的提高以及網(wǎng)絡(luò)帶寬的提高，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在硬件結(jié)構(gòu)方式、功能實(shí)現(xiàn)、性能以及擴(kuò)展性方面都有了重大的變化，視頻在系統(tǒng)構(gòu)成上更加靈活個(gè)性化，功能上更加 豐富、全面，人機(jī)交互更加友好易于操作，系統(tǒng)的外圍接口更加豐富且統(tǒng)一，便于系統(tǒng)的功能拓展。 從技術(shù)角度上研 究視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以將視頻監(jiān)控系統(tǒng)劃分為三個(gè)階段，分別是：第一階段 的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)（ CCTV）， 第二階段 的數(shù)模結(jié)合的視頻監(jiān)控系統(tǒng)（ DVR） 。 64 附錄 攻讀碩士學(xué)位期間的科研工作 63 參考文獻(xiàn) 61 不足和展望 57 測(cè)試結(jié)果及分析 53 第五章 系統(tǒng)測(cè)試 46 視頻傳輸模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 28 視頻采集模塊設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 23 重慶郵電大學(xué)碩士論文 目錄 V Davinci 平臺(tái)初始化 21 工作站配置 18 嵌入式開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建 16 xDM 算法標(biāo)準(zhǔn)介紹 9 視頻監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)架 7 視頻傳輸協(xié)議與技術(shù) 6 V4L2 視頻采集驅(qū)動(dòng)接口 6 Davinci 技術(shù) II 目錄 在測(cè)試階段 ， 通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的整體測(cè)試，驗(yàn)證了課題 成功 完成了模塊 設(shè)計(jì) 的預(yù)期目標(biāo)。 接下來(lái) 論文 研究 了 DaVinci 開(kāi)發(fā)平臺(tái)的 硬件 和 軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境 ， 并 根據(jù)開(kāi)發(fā)需求 完成嵌入式開(kāi)發(fā)環(huán)境搭建，主要工作包括嵌入式 Linux 服務(wù)器 搭建、 開(kāi)發(fā) 工作站 配置 、 嵌入式 Linux 內(nèi)核 移植等。 本 文基于 DM6467 平臺(tái) ， 使用 TVP5158 芯片實(shí)現(xiàn)多路視頻 復(fù)合 采集 ， 經(jīng)過(guò)解復(fù)用后，遠(yuǎn)程調(diào)用 DSP 端 編碼器 完成 視頻流的 實(shí)時(shí) 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)視頻的無(wú)線 傳輸。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示謝意。據(jù)我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得 重慶郵電大學(xué) 或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。 (保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書(shū) ) 學(xué)位論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 簽字日期： 年 月 日 簽字日期： 年 月 日 重慶郵電大學(xué)碩士論文 摘要 I 摘要 隨著人們對(duì)安全要求的不斷提高、 嵌入式微處理器 和 多媒體壓縮技術(shù) 以及無(wú)線傳 輸技術(shù)的快速 發(fā)展，無(wú)線實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控系統(tǒng)得到了快熟的發(fā)展與應(yīng)用。 隨后 分析 了 模塊 的功能 需求， 并 根據(jù)需求 分析 設(shè)計(jì)了 視頻采集編碼 發(fā)送 模塊 的總體 架構(gòu) 。在構(gòu)建 碼器過(guò)程中主要完成 xDM封裝、 Codec Server生成 、 Codec Engine引擎配置等，在編碼應(yīng)用程序中，通過(guò) 調(diào)用 VISA API接口 ， 實(shí)現(xiàn)采集的視頻數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)編碼 ； 在視頻發(fā)送 子 模塊中， 先 構(gòu)建 WCDMA網(wǎng)絡(luò)的 傳輸鏈路， 主要工作是完成 MF210驅(qū)動(dòng)移植、 PPP移植與 PPP撥號(hào)實(shí)現(xiàn)， 然后 在應(yīng)用層 利用 RTP（ 實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議 ） 封裝 編碼后的 NAUL數(shù)據(jù) ，最后創(chuàng)建 socket， 將打包而成RTP數(shù)據(jù) 包 發(fā)送 到 wcdma網(wǎng)絡(luò)中。 In video send sub module, transmission link of the construction of WCDMA work first, main job is to 重慶郵電大學(xué)碩士論文 Abstract III plete MF210 drive, the PPP to transplant with the PPP dialup, and then in the application layer using RTP (realtime transport protocol) encapsulation encoded NAUL data, finally create a socket, will be packaged into RTP packets sent to the WCDMA work. During the testing period, through the whole system testing， it verify that this paper successfully pleted the anticipated target of the module design. Keywords: module of video Capturing and Encoding and Transmiting, Davinci, H264, xDM, V4L2, WCDMA重慶郵電大學(xué)碩士論文 目錄 IV 目錄 摘要 4 本章小結(jié) 10 模塊硬件平臺(tái)的選擇 11 模塊總體架構(gòu)的設(shè)計(jì) 12 本章小結(jié) 14 DaVinci 硬件開(kāi)發(fā)環(huán)境 17 Engine 概述 21 Linux 服務(wù)器搭建 23 本章小結(jié) 34 視頻編碼模塊的實(shí)現(xiàn) 48 視頻傳輸模塊設(shè)計(jì) 48 視頻傳輸鏈路實(shí)現(xiàn) 56 測(cè)試網(wǎng)絡(luò)環(huán)境搭建 60 第六章 總結(jié)