基于PCI總線的MPEG-1壓縮卡軟硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體和數(shù)據(jù)通信技術(shù)的高速發(fā)展，人們生活水平的提高，對(duì)計(jì)算機(jī)視頻的需求和應(yīng)用越來(lái)越多，如視頻監(jiān)控、視頻會(huì)議、計(jì)算機(jī)視覺(jué)等。計(jì)算機(jī)視頻提供給人的信息很多，但是視頻的數(shù)據(jù)量很大，不利于傳輸和存儲(chǔ)，使其應(yīng)用受到不少限制。為解決視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸，唯一途徑就是對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。

　　目前常見(jiàn)的視頻壓縮方法有MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、H.261、H.263等?？紤]壓縮技術(shù)的成熟度和該壓縮卡的主要用途，本文采用MPEG-1作為壓縮標(biāo)準(zhǔn)，研制了基于PCI總線的MPEG-I壓縮卡。該卡適用于視頻監(jiān)控、視頻會(huì)議等多種應(yīng)用場(chǎng)合。該卡加上一臺(tái)主機(jī)、攝像頭和軟件可構(gòu)成一個(gè)完整的視頻采集壓縮系統(tǒng)。

　　1 系統(tǒng)特點(diǎn)

　　(1)支持BNC、RCA、S-VIDEO視頻接口;

　　(2)支持PAL和NTSC制式;

　　(3)可對(duì)視頻實(shí)時(shí)預(yù)覽，最大分辨率可達(dá)720×576×32;

　　(4)可對(duì)聲音進(jìn)行同步監(jiān)聽(tīng);

　　(5)可對(duì)音、視頻信號(hào)進(jìn)行MPEG-I壓縮，生成MPEG文件和VCD文件;

　　(6)用戶可編程MPEG-1編碼設(shè)置，可支持CBR和VBR;

　　(7)可一機(jī)多卡同時(shí)工作;

　　(8)可從動(dòng)態(tài)影像中捕獲單幀，生成JPG和BMP文件;

　　(9)支持Win98/Win2000。

　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　2.1 系統(tǒng)組成

　　該系統(tǒng)主要由視頻解碼、音頻解碼、壓縮核心和PCI接口等組成，其總體框圖如圖1所示。

　　2.2 視頻解碼設(shè)計(jì)

　　視頻解碼部分主要完成模擬視頻到數(shù)字視頻的處理，以供后面預(yù)覽、壓縮用。視頻解碼芯片常用的有SAA7110、SAA7113和SAA7114等。本方案中采用Philips公司的SAA7114。SAA7114有六路模擬輸入，內(nèi)置模擬源選擇器可構(gòu)成6×CVBS、2×Y/C2×CVBS、1×Y/C和4 ×CVBS;兩路模擬預(yù)處理通道，內(nèi)有抗混迭濾波器;CVBS或Y/C通道含完全可編程靜態(tài)增益控制或自動(dòng)增益控制功能，對(duì)CVBS、Y/C通道可進(jìn)行自動(dòng)鉗位控制;能自動(dòng)檢測(cè)50Hz/60Hz場(chǎng)頻，并可自動(dòng)在PAL和NTSC制式進(jìn)行切換;能將PAL、NTSC和SECAM信號(hào)解碼及模數(shù)變換得到符合ITU-601/ITU-656的數(shù)字電視信號(hào)。該芯片是目前視頻解碼芯片中接收視頻源的寬容性及視頻解碼圖像質(zhì)量最好的一種。其通過(guò)I2C接口，進(jìn)行初始化設(shè)置。

　　本系統(tǒng)采用Image Port作為數(shù)字視頻輸出端口，數(shù)字視頻格式采用ITU-656AI11(PIN 20)作為BNC/RCA輸入腳，AI12、AI22作為S-VIDEO輸入腳。

　　圖2 SAA7146A方框圖

　　2.3 音頻解碼設(shè)計(jì)

　　音頻解碼的數(shù)據(jù)一部分提供給SAA7146A作聲音監(jiān)聽(tīng)用，另一部分用于壓縮?？紤]到成本，本系統(tǒng)采用BURR-BROWN公司的PCM1800E。該芯片是雙聲道單片ΔΣ型20 位ADC單+5V電源供電，信噪比為95dB(典型值)，動(dòng)態(tài)范圍95dB(典型值)，內(nèi)嵌高通濾波器，支持四種接口方式和四種數(shù)據(jù)格式。其采樣頻率為32kHz、44.1kHz和48kHz可選。

　　本系統(tǒng)采用從模式，20位I2S數(shù)據(jù)格式。主時(shí)鐘由SAA7114提供。

　　2.4 MPEG-1壓縮部分設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)中MPEG-I壓縮芯片選用ZAPEX公司的SZ1510。該芯片基于TI的TMS320C54x DSP內(nèi)核，能對(duì)ITU-601/ITU-656數(shù)字電視信號(hào)和PCM音頻流進(jìn)行MPEG-1實(shí)時(shí)壓縮，可生成多種流，如音頻基本流、視頻基本流、音視頻復(fù)合流等。

　　該芯片外接27MHz晶振，可支持多種主機(jī)接口，可工作在復(fù)用或非復(fù)用、Intel或Motorola類型總線。通過(guò)輸入管腳HCONFIG1：0和SysConfig寄存器可設(shè)置成六種總線接口類型：Intel 8051類型的數(shù)據(jù)/地址復(fù)用的8位總線、Motorola類型的數(shù)據(jù)/地址復(fù)用的8位總線、Intel 8051類型的非復(fù)用的8位數(shù)據(jù)總線、Motorola類型的非復(fù)用的8位數(shù)據(jù)總線、Intel 8051類型的非復(fù)用的16位數(shù)據(jù)總線和Motorola類型的非復(fù)用的16位數(shù)據(jù)總線。支持I2S聲音接口。

　　本系統(tǒng)中采用Intel 8051類型的非復(fù)用的16位數(shù)據(jù)總線。