基于DaVinci技术的视频监控系统设计

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摘要：该文针对目前视频监控系统上的视频编码效率低、质量差、处理速度慢等问题，提出一种基于davinci DM6467架构的视频监控系统的设计方案。该方案在城市道路交通方面测试，得到比较好的效果。

关键词：DaVinci技术；H.264；DM6467；视频监控

中图分类号： TP271+.82 文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)15-3684-02

Development of Video Monitoring System Based on the DaVinci Technology

LING Yun-ming

(Higher Vocational Schools of Nanjing, Jiangsu Province, Nanjing 211135, China)

Abstract: In view of the low efficiency, poor quality, slow processing speed of real-time video monitoring system'video coding, a kind of video monitoring system based on the DaVinci DM6467 processor is provided. The program get better effects in test on the Aspect of urban road traffic.

Key words: DaVinci technology; H.264; DM6467; video monitoring

DaVinci处理器将高性能可编程的核、存储器及外设集成为一体，它包括一个可编程的DSP处理器，面向视频的硬件加速器，这为实时的压缩-解压缩算法及其它通信信号处理提供多方面的计算功能，它所集成的视频外设，降低了系统的成本，简化了程序设计，更重要的是，它不仅包含了ARM+DSP双核处理器以及传统的开发工具和应用支持，还使用了嵌入式的操作系统、开发多媒体应用所需的基础软件，以及针对视频、图像音频、话音处理的标准化库程序，这使开发人员能更快、更简便地实现数字视频，从而缩短了开发周期。

1 系统的硬件设计

1.1 处理器

本系统选用TMS320DM6467处理器，TMS320DM6467是基于ARM926EJ-S和TM320C64X+DSP核、高度集成的数字媒体处理器SoC。TMS320DM6467包括高清晰度视频/图像协处理器(HDVICP)、视频数据转换引擎(VDCE)、用来减轻DSP核所承担的许多视频和图像处理任务，使更多的DSP处理能力用于公用的视频和图像处理算法。它所支持的编码、解码和转换操作包括H.264、MPEG-2、VC1、MPEG-4SP/ASP等。DM6467中的DSP子系统主要负责用于处理复杂的数据和图像/视频。DSP上运行的H.264算法能够将视频信号进行编解码，从而得到高清视频，DM6467中的ARM负责整个DM6467系统，包括DSP子系统、视频处理(VPSS)子系统以及大多数外设和外部存储器的配置和控制。ARM与DSP相比，有着较大的程序存储空间和较强的现场切换能力，因此更适用于复杂、多任务和通用的控制任务。

1.2 网络传输模块

DM6467集成了以太网煤质访问控制器(EMAC)和物理层设备的数据输入输出管理(MDIO)模块。EMAC为DM6467和外部网络连接提供了一个有效的网络接口，EMAC支持10Base和100Base-TX或者10M/100M的半双工或双工模式，而其支持硬件流控制和Qos。其中，EMAC控制系统到网络物理层的数据包流控制，MDIO用于控制物理层设备的配置和状态检测。

DM6467系统采用BCM公司的网络物理层芯片实现10M/100M 网络接口支持，为系统的网络视频采集传输等提供了网络接口。

网络传输主要有TCP、UDP两种协议。其中TCP协议是面向连接的传输控制协议，它能保证为应用进程提供可靠的、端到端的、面向连接的字节流通信协议。UDP则是无连接用户数据报传输协议，在传输数据前不建立连接，不对数据包进行检查与修改，无需等待对方的应答，所以会出现分组丢失、重发、乱序等问题，由于这些原因视频监控的网络传输通过TCP协议来实现H.264编码后的码流传输，来保证完善的通信传输的机制。

2 系统的软件设计

2.1 操作系统

目前市场上使用较广泛的操作系统有 Windows、Vxworks、Linux等，由于Linux继承了UNIX的很多优点，而且支持多用户、多任务、多平台、开源的、可移植、内核稳定等的特点，因此本文的视频监控系统选用基于2.6.10内核Monta Vista Linux作为操作系统。

Monta Vista Linux的可抢占内核技术，可以显著降低内核延迟和抖动，保证系统的实时响应。为了优化Linux进程/线程调度，Monta Vista Linux在内核里集成了固定调度开销的实时调度器，提供了可配置的实时优先级，具有CPU亲和性。为了满足嵌入式实时性能需求，Monta Vista Linux所采用的方案，既显著提高实时响应，有保留健壮的Linux用户编程和标准的Linux API(Application Programming Interface)接口。Linux API是DaVinci技术所集成的的主要功能之一，使开发者可以集中精力应用开发，不用将时间花费在一些开发的细节上，而只需关心视频流访问，通过一个API，然后简单地调用函数GetVideo()即可完成。

2.2 视频编解码模块和视频编解码技术

视频编解码模块是DM6467视频系统的重要组成模块之一。本系统的视频解码芯片采用TI公司的TVP5146芯片，TVP5146属高质量视频解码芯片，能把所有常见的基带模拟视频格式转换成数字视频格式，它支持RGB和YPbPr信号的A/D转换，支持NTSC，PAL和SECAM复合视频的解码和A/D转换，支持S端子信号转换为YCbCr信号。

视频数据通过TVP5146视频编解码芯片转换成10bit YUV4:2:2格式，然后送至视频前端处理。视频前端处理(VPFE)由CCD控制器(CCDC)，预览器(Previewer)，图像缩放装置(Resizer)，硬件自动白平衡、自动对焦、自动曝光装置(H3A)和柱状图模块(Histogram block)组成。处理完的数据送到视频后端处理或者送到DSP做进一步处理，也可以存入硬盘。视频后端处理(VPBE)由OSD模块和视频编码器(VENC)组成。视频数据经过视频编码模块处理后可以有模拟/数据等多种显示格式。

2.3 Web服务器及Web开发和应用

Linux系统下的嵌入式服务器主要有Apache、Lighttpd和Thttpd。若Web服务器仅提供一些静态页面，可用静态服务器来实现。但若需要与用户进行交互，例如对控制端进行控制以及对数据库进行信息查询、修改、删除等，则必须用动态Web技术，进而采用Apache、Lighttpd或Thttpd服务器都可以实现，但Apache、Thttpd在运行过程中占用的较多的系统资源。嵌入式Web服务器由于受嵌入式系统硬件资源的限制,而Lighttpd是轻量级的服务器，Lighttpd负载能力比Apache强，为了实现动态的Web技术，本系统选用Lighttpd来实现嵌入式Web服务器。

本文系统采用移植Lighttpd Web Server来实现嵌入式Web 服务器。系统动态Web 的交互技术，采用PHP新技术，首先由于PHP的运行脚本程序速度很快，其次PHP与MySQL数据库结合，最后PHP程序实现外部扩展应用程序与Web server 交互，给Web服务器提供一个执行外部程序的通道。实现对监控端的访问的用户进行身份验证；响应监控端的请求，为监控端提供所需要的视频图像。PHP有许多管理和维护MySQL的工具，如WAMP工具自带的phpMyAdmin可视化图像界面来管理数据数据。

3 结束语

本文针对基于DaVinciDM6467处理器开发平台，提出了嵌入式视频监控系统设计方案，在H.264算法和高速的DSP芯片的支持下，保证了视频压缩效率高、视频质量清晰、处理速度快和实时要求 ，可应用于城市交通和远程监控等领域。

参考文献：

[1] 韩慧英,潘娅.基于DaVinci的嵌入式Web视频监控系统[J].兵工自动化,2010(7).

[2] 徐鹏,浩斌.达芬奇技术简化数字视频设计[J].世界电子元器件,2006(5).

[3] 伟东山.嵌入式Linux应用开发完全手册[M].北京:人民邮电出版社,2009.