基于PCI的视频编码卡的设计与实现

文章摘要：摘要： 本文设计了一种面向工业控制场合的基于MPEG4的视频压缩编码卡。支持4路模拟视频图像的采集与A/D转换后，编码卡与主机之间依据PCI2.2标准，以PCI接口与主机实现通信。文中详细介绍了该编码卡的总体设计方案，系统采用最新的MPEG4压缩方式进行编码，为整个数字监控系统和视频网络传输系统提供了最优化的硬件设计。 关键词: PCI 采集 编码 MPEG-4 工业控制 1 前言随着通信网络技术的飞速发展，人们的观念也紧跟着时代的步伐，把自己融入了网络时代。例如查看信息，监控，交流等无不使用网络。虽说网络给我们带来了很大的信息流，但随着人们生活节奏的加快，对传输率的要求越来越高

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摘要： 本文设计了一种面向工业控制场合的基于MPEG4的视频压缩编码卡。支持4路模拟视频图像的采集与A/D转换后，编码卡与主机之间依据PCI2.2标准，以PCI接口与主机实现通信。文中详细介绍了该编码卡的总体设计方案，系统采用最新的MPEG4压缩方式进行编码，为整个数字监控系统和视频网络传输系统提供了最优化的硬件设计。
关键词: PCI 采集 编码 MPEG-4 工业控制

1        前言

随着通信网络技术的飞速发展，人们的观念也紧跟着时代的步伐，把自己融入了网络时代。例如查看信息，监控，交流等无不使用网络。虽说网络给我们带来了很大的信息流，但随着人们生活节奏的加快，对传输率的要求越来越高，特别是实时传输的时候。通过用MPEG4视音频编解码技术，卫星互联网播送技术解决了这方面的问题，使得数字视频广播图像分辨率达192×144×25FPS（PAL）/384×288×25FPS(PAL)，图像和屏幕发送通过卫星信道，平均码流量小于384K；文字消息数据、外交互通过Web走公网，平均码流量小于56K，实现了点对点、多点即时播送和同步互动，深得广大用户的好评。为企业、政府机构、组织、和网络医院、网络学校提供一种高效、直观、贴切、实用的工具，同时可实现个人可视化交流。

数字视频信号同模拟视频信号相比，有不可比拟的优势。视频信号的数字编码压缩是有代价的，压缩成本的高低，决定系统的成本。只有在单片视频编码芯片出现后，数字视频监控才进入实用化阶段。为了满足数字视频监控应用需求的多样性要求，采用SOC技术的视频处理器（VIDEO PROCESSOR，有的也叫DSP）将在数字视频监控产品中占据主流。在监控应用中，视频图象数字化是实时编码压缩的，这完全不同于VCD和DVD节目的制作（VCD和DVD节目的制作可以花费数十倍、甚至数百倍的时间进行编码压缩）。由于MPEG4的巨大优点为利用图像测控和图像处理实施安全检查和安全防范提供了新的技术途径。数字视频监控录像系统的特点：重放图像质量好，永不失真；视频文件检索方便，便于检查管理、远程传输或进一步的图像处理，提高了图像资料的可用率；多画面处理功能，录像功能及控制功能集成一体，设备量少，可靠性强，便于维护。

2        系统的总体框架

Vweb公司的Vweb2010支持PCI接口卡的形式，系统的程序保存在母板的硬盘或者内存中，通过母板与系统的交互把程序加载到系统中运行。这种方式有很大的灵活性，而且利于和其它系统配合使用。本文设计的编码卡是在Windows系统下经过WDM驱动，以 PCI接口卡形式存在的，其软硬件的框图如图一所示。

图 一  系统框图

编码卡是插在PCI插槽上，基于Windows系统下对视频信号进行处理的。整个系统通过PCI总线与母板相联系，在应用中母板为整个编码卡提供程序存储空间，负责程序的加载和一些初始化工作。当初始化和程序的加载结束后，母板与编码卡的关系也就是MPEG4数据的存储和传输，与应用程序的通信等等，编码板卡能够单独的完成所要做的多媒体数据处理工作。而在更多的情况下，母板始终通过PCI总线与编码卡保持联系，这样可以协调母板与编码卡的工作，同时也利于母板与编码卡交换数据。

Vweb2010芯片提供了多媒体接口模块，在此设计中运用到的有PCI接口、视频输入单元、音频输入单元。其中，PCI接口通过PCI桥与母板上的PCI相连接；其它单元与编码板卡上的A/D模块相连，围绕这些接口单元，我们就可以设计出编码卡各个模块之间的构成框架。

系统启动时，MPEG4压缩芯片读取启动电路的启动码，激活相应的下载程序从相应的端口下载运行微码，同时其他芯片通过I²C总线完成初始化，系统启动MPEG4编解码进程。模拟视频通过SAA7114H的A/D转换后，实时视频流从VPO口送入MPEG4压缩芯片的编码部分的VPO口，同时模拟音频通过PCM1801U的A/D转换后，实时的音频流从MPEG4压缩芯片的I

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