基于TMS320DM642的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的設(shè)計(jì)

　　3 軟件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

　　TI公司的DSP開發(fā)軟件包括集成開發(fā)環(huán)境(CCS)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(DSP/BIOS)、第三方算法庫標(biāo)準(zhǔn)(eXpressDSP).DSP/BIOS是一個(gè)用戶可裁剪的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),包含內(nèi)存管理、線程管理、中斷、外設(shè)管理和任務(wù)調(diào)度等功能.另外,還需使用JPEG標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圖像壓縮,因?yàn)椴捎肑PEG進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí),如果出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)短暫阻塞,可將當(dāng)前幀拋棄而不影響下一幀的圖像,所以能夠保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求.在本系統(tǒng)中調(diào)用了TI提供的JPEG算法庫來完成JPEG壓縮.

　　3.1軟件流程結(jié)構(gòu)

　　根據(jù)本系統(tǒng)的要求,整個(gè)軟件系統(tǒng)分為五個(gè)任務(wù)模塊,每個(gè)模塊完成穩(wěn)中有降自的功能.這五個(gè)任務(wù)模塊分別為輸入任務(wù)、處理任務(wù)、輸出任務(wù)、網(wǎng)絡(luò)任務(wù)以及控制任務(wù),其流程如圖4所示.下面敘述任務(wù)間調(diào)度及分別完成的功能.

　　(1)輸入任務(wù)

　　該任務(wù)模塊主要完成將VP口采集到的數(shù)字圖像存入動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存空間中,圖像格式為YUV4:2:2(可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置),分辨率為720×480.然后對(duì)該圖像色度信號(hào)進(jìn)行4:2:0重采樣,這樣做的目的是為了調(diào)用JPEG算法庫.完成以上兩步后,輸入任務(wù)模塊發(fā)出一個(gè)消息給處理任務(wù)模塊,告知圖像在內(nèi)存空間的中位置,讓處理任務(wù)模塊去做進(jìn)一步的處理.接著,輸入任務(wù)模塊等待處理任務(wù)模塊回復(fù),收到回復(fù)消息后,繼續(xù)采集下一幀圖像.

　　(2)處理任務(wù)模塊

　　該任務(wù)模塊主要完成JPEG壓縮.處理任務(wù)模塊首先獲得一個(gè)從輸入任務(wù)模塊發(fā)出的消息,并且從中得到圖像數(shù)據(jù).接著進(jìn)行JPEG壓縮,如前所述,壓縮調(diào)用了JPEG算法庫,其壓縮的速度和性能比較好.在處理任務(wù)模塊完成圖像壓縮后,發(fā)出三個(gè)消息:第一個(gè)發(fā)給輸入任務(wù)模塊,使其繼續(xù)采集下一幀圖像;第二個(gè)發(fā)給網(wǎng)絡(luò)任務(wù)模塊,把JPEG圖像在內(nèi)存中的位置以及字節(jié)數(shù)告訴網(wǎng)絡(luò)任務(wù)模塊供其處理,同時(shí),處理任務(wù)模塊將等待網(wǎng)絡(luò)任務(wù)模塊回復(fù)消息;最后一個(gè)消息發(fā)給輸出任務(wù)模塊,告知原始圖像在內(nèi)存中的位置,讓輸出任務(wù)模塊把它輸出到LCD進(jìn)行顯示.同樣,它也將等待輸出任務(wù)模塊回復(fù)消息.

　　(3)輸出任務(wù)模塊

　　該任務(wù)模塊完成將采集到的原始圖像輸出LCD進(jìn)行顯示.由于采集到的是YUV圖像,而本系統(tǒng)的LCD使用RGB信號(hào)作為輸入,這需要經(jīng)過數(shù)字圖像格式轉(zhuǎn)換,該轉(zhuǎn)換交由CPLD完成.

　　(4)網(wǎng)絡(luò)任務(wù)模塊

　　該任務(wù)模塊完成網(wǎng)絡(luò)傳輸功能.分三部分實(shí)現(xiàn):第一部分先獲得一個(gè)從處理傷模塊發(fā)出的消息,從中得到JPEG圖像的大小和在內(nèi)存中的位置,并通過UDP協(xié)議的Socket套接字將其發(fā)送給客戶.同時(shí)發(fā)出一個(gè)消息給處理任務(wù)模塊,告知已獲得JPEG圖像,可進(jìn)行下一幀圖像的壓縮.第二部分進(jìn)行協(xié)議棧的初始化,包括IP地址、子網(wǎng)掩碼和網(wǎng)關(guān)的設(shè)定.如果要連接Internet,必須設(shè)置DHCP,動(dòng)態(tài)分配IP地址.除此以外,還要選擇哪種網(wǎng)絡(luò)服務(wù),DM642支持Telnet、HTTP、Data server等服務(wù),本系統(tǒng)使用HTTP服務(wù).第三部分為加載網(wǎng)頁,在PC機(jī)上用HTML編寫網(wǎng)頁,在該網(wǎng)頁中內(nèi)嵌一段JavaApplet小程序以實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)和客戶端的交互.HTML文件不能直接加載給DM642,必須在DOS環(huán)境下使用binsrc插件把它轉(zhuǎn)換成用C語言描述的數(shù)據(jù)數(shù)組.當(dāng)用戶通過IE瀏覽器訪問本系統(tǒng)時(shí),HTTP服務(wù)器通過嵌入式文件系統(tǒng)訪問內(nèi)存中的HTML網(wǎng)頁(即訪問那個(gè)用C語言描述的數(shù)據(jù)數(shù)組),該文件系統(tǒng)是基于RAM的文件系統(tǒng),它駐留在OS.LIB中.同時(shí),JavaApplet小程序隨同HTML文件下載到客戶端 并由IE瀏覽器解釋執(zhí)行.

　　(5)控制任務(wù)模塊

　　該任務(wù)模塊完成在HTML網(wǎng)頁上對(duì)JPEG壓縮性能的控制.在網(wǎng)頁中接收的用戶自定義參數(shù),通過DSP/BIOS中的郵箱機(jī)制傳北宜給處理任務(wù)模塊,從而修改JPEG的壓縮參數(shù),改變壓縮質(zhì)量.圖5所示即為接收用戶修改參數(shù)的對(duì)話框,1表示壓縮質(zhì)量最差,100表示壓縮質(zhì)量最好.

　　這些任務(wù)的初始化在系統(tǒng)的main()函數(shù)里實(shí)現(xiàn).另外,對(duì)DM642芯片的初始化(包括初始化寄存器、二級(jí)緩存(L2)的設(shè)置等)均在dm642init()函數(shù)中完成,該函數(shù)定義在DSP/BIOS的用戶初始化函數(shù)列表中,在此不再贅述.

　　本文提出的基于TMS320DM642的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的設(shè)計(jì)方案已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn).在客戶端打開IE瀏覽器,即可看到實(shí)時(shí)監(jiān)控的圖像,圖像顯示較流暢,在局域網(wǎng)內(nèi)的圖像幀率可以達(dá)到30幀/秒.而且可以同時(shí)采集多路視頻信號(hào),滿足多個(gè)客戶的連接請(qǐng)求.本系統(tǒng)滿足了目前寬帶環(huán)境中的網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議以及視頻監(jiān)控的要求,其應(yīng)用前景十分廣泛.