基于MPEG-4视频标准数字视频录像机的设计及实现

文章摘要：随着视频压缩技术的迅猛发展，新的视频压缩标准不断推出。MPEG-4是由国际运动图像专家组(MPEG)在继MPEG-1和MPEG-2之后，制订的又一个ISO／IEC标准，即ISO／IEC 14496。它能够获得更高的音／视频压缩率，具有基于内容的交互能力。目前，国内外许多公司都在开发有关MPEG-4视频标准的产品，最具代表意义的即是数字视频录像机(DVR)。1 数字视频录像机的硬件设计在基于S3C2410与AT2042的数字视频录像机的设计和实现中，其终端设备以Samsung公司的32位处理器S3C2410为主控处理器，利用Pentamicro公司的AT2042芯片完成双通道视频编码与解码，其视

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随着视频压缩技术的迅猛发展，新的视频压缩标准不断推出。MPEG-4是由国际运动图像专家组(MPEG)在继MPEG-1和MPEG-2之后，制订的又一个ISO／IEC标准，即ISO／IEC 14496。它能够获得更高的音／视频压缩率，具有基于内容的交互能力。目前，国内外许多公司都在开发有关MPEG-4视频标准的产品，最具代表意义的即是数字视频录像机(DVR)。

1 数字视频录像机的硬件设计

在基于S3C2410与AT2042的数字视频录像机的设计和实现中，其终端设备以Samsung公司的32位处理器S3C2410为主控处理器，利用Pentamicro公司的AT2042芯片完成双通道视频编码与解码，其视频录像功能具有高分辨率和高质量。本文将介绍此终端的系统整体设计，并详细分析系统软硬件设计，最后给出测试结果和结论。根据市场的需求，本系统预计实现下列几项指标：

(1)实现对视频数据的MPEG-4标准的编解码；

(2)编解码像素为720X576像素点，实现25 f／s；

(3)实现JPEG编码和解码；

(4)实现USB／SD卡储存。

1.1 基于S3C2410与AT2042的数字视频录像机整体设计

该系统主要依靠AT2042的编解码功能，系统的硬件框图如图1所示，它主要由视频编码子系统、主控系统、数据处理子系统和视频解码子系统4大部分构成。

韩国Pentamicro公司生产的AT2042芯片的功能模块如图2所示，AT2042是一个内置微控制器ARM946E的2通道音视频编解码(A／VCODEC)芯片，主要完成对视频和语音数据的编码和解码，支持多种音视频编解码标准，可直接与IBM，Motorola，ARM，XscaIe和Axis等多种CPU接口，无需其他附加电路。

1.2 视频编解码电路设计

视频编解码电路主要包括视频编解码电路和视频压缩／解压芯片AT2042。其中，AT2042主要负责对数字视频数据进行硬件压缩和解压缩，而视频编解码电路则是基带模拟视频信号和AT2042之间的一个接口电路，它包括一个视频编码芯片和一个视频解码芯片，主要负责视频数据的模／数和数／模转换，以及数字视频信号格式的转换。在压缩编码过程中，输入的NTSC／PAL／SECAM视频信号先经过视频解码芯片进行前端处理，产生符合AT2042视频接口标准的8 b ITU-R BT.656数字视频信号。在外部主CPU的控制下，该数字视频数据由压缩／解压芯片AT2042进行硬件压缩编码，产生的编码数据流通过芯片内部集成的Mux FIFO接口输出。网络视频服务器的解压缩编码是压缩编码的逆过程，需要解压的数据流通过AT2042内部集成的Demux FIFO接口输入。视频采集接口框图如图3所示：

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2 数字视频录像机的软件实现

数字视频录像机系统的软件设计包括：Bootload代码的编写、Linux操作系统的内核生成和Linux下驱动程序和应用程序的开发、文件系统的生成和配置以及用户应用程序4大块。

数字视频录像机软件开发的整体架构如图7所示。

2.1 系统启动Bootloader程序设计编写

Bootloader是系统启动时执行的第一个程序，其主要完成对硬件系统的初始化。具体包括：S3C2410的初始化、TVP5150功能配置、SAA7121功能配置、加载AT2042固件、以太网及串口初始化。由于在开机时要显示开机画面，故除在Bootloader中初始化相应硬件资源外，还应将开机画面的图片数据，传送到AT2042SDRAM中。Bootloader整体流程图如图8所示。

显示开机画面，其主要通过AT2042的JPEG解码功能来实现。首先配置AT2042的JPEG解码功能，将要显示图像先以头文件的形式添加到程序中，当需要显示时再将图像数据发送给AT2042。

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