设为首页收藏本站优领域

优领域

 找回密码
 立即注册

QQ登录

只需一步,快速开始

搜索
优领域 优领域 电子领域 技术文库 DSP 查看内容

基于TMS320DM8168的嵌入式高清视频系统

2014-5-14 21:43| 发布者: dzly| 查看: 1322| 评论: 0|原作者: 孙圣武 叶芝慧 曹允 宋林川

摘要: 以TI公司的TMS320DM8168处理器为核心,实现高清视频采集回放系统。设计一 种文件管理策略,将视频文件的时间数据和图像数据分离,提高了文件播放的效率。解决了高清视 频的实时压缩存储解码回放问题。
  引言
  嵌入式系统由于其稳定性、专用性和高效性,已经广泛运用于工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类领域。近年来,随着电子信息技术的发展和物联网时代的到来,多媒体行业特别是高速公路监控和重点地域的安保系统对图像的清晰度和实时性要求越来越高。目前嵌入式图像的研究已经步入到高清视频时代,但是受到嵌入式平台资源的限制,高分辨率图像的研究,特别是图像的压缩、解码、传输还在不断的探索中。另一方面,嵌入式系统的存储技术,一直是嵌入式系统的研究热点之一。随着视频分辨率的提高,数据的存储量越来越大。数据如何高效、有序的存储,这就需要我们设计很好的存储策略[1]来实现这一目的。这样也能方便数据后期的查找和回放。本文搭建了一种嵌入式平台,采用TI公司的TMS320DM8168(下面简称DM8168)异构多核芯片为主处理器,实现高清视频的实时采集、存储、回放的功能。
  本方案选用达芬奇系列的DM8168芯片来实现这一系统,其优点在于[2]:1.DM8168是一款多核处理器,内部集成了C674xDSP、CortexA8和CortexM3处理器,专用于图像处理。ARMA8端移植嵌入式Linux系统可以让系统更加稳定和高效。
  2.DM8168支持1080P高清视频采集,其内部集成的硬件视频编解码器,可以同时支持3路全高清视频的实时编解码。
  3.高度的器件集成,不仅降低了系统成本。而且在板级空间和功耗方面也有显著的降低。
  本文第一部分主要阐述了高清视频采集系统的硬件设计方案,硬件部分完成了视频的采集、编码和回放。采集电路通过Sii9233A数字视频解码器将信号解码成YUV格式,经过内部硬件编解码器实现图像的编解码,输出信号可由DM8168内置数字视频输出口,经过ESD保护器后输出到显示器上。
  第二部分详细描述了系统的软件架构。软件包括了视频文件的存储和回放策略,本文设计了一种简易的存储策略,将文件按照时间点分段存储,方便了视频文件的管理。在回放策略方面,通过加入时间信息,减少了系统检索视频文件所需的时间,降低了系统消耗,从而提高了视频播放的效率。
  1高清嵌入式视频系统的硬件设计
  高清嵌入式视频系统主要包括视频的采集、处理、存储和回放四个子模块,如图1系统框图所示。
  工作的时候DM8168运行视频采集驱动模块,等待视频源发出信号,视频源可为数码相机、PC、多媒体播放机等。数字图像解码芯片Sii9233A将视频源发出的数字信号转换YUV格式并传递给DM8168的数字视频输入口。DM8168端运行的硬件编码器将采集到的视频数据经过压缩编码后直接通过DMA存储到移动硬盘中。存储的方式主要有两种:一种是根据嵌入式平台的系统时间,设定好存储时间,如8∶00~17∶00。当设定时间到达后,系统自动进入存储。另一种方式是设定好一个监控区域,当区域内的运动剧烈到一定程度开始存储[3]。
  本方案采用第一种存储方式,可以将整段时间内连续的视频记录下来,以便在视频回看时获得更加详细的图像信息。视频的显示包括两部分,一部分是直接将采集到的视频不经过任何处理,通过DM8168数字视频输出口输出显示,本种方式可以实时的显示视频采集端的图像;另一部分是从移动硬盘中调取存储的视频文件,通过DM8168硬件解码器解码后,再将视频图像显示。本文对以上两种方式都进行了实现,采用一键转换的方式,可以实时的在同一屏幕上同时显示采集端图像和回放图像。
  图1系统框图
  Fig.1Systemblockdiagram1.1视频采集电路设计
  本方案的视频采集解码芯片采用SiliconImage公司的Sii9233A。Sii9233A具有较多优点,如支持36位色深、图像分辨率支持到60HZ的1080P全高清图像、多种数字视频接口、支持内部RGB和YCrCb的转换等。图2为Sii9233A功能模块图,视频数据的输入接口采用HDMI,TMDS数据流经过前端接收解码模块后还原成24bit信号流进入数据包处理模块,通过HDCP验证机制模块进行HDCP解码,然后进行视频、音频数据的分离。视频流进入色彩空间转换、上/下行采样模块中进行处理,中断控制器在成功发送视频数据后设置寄存器的值产生中断通知主控芯片,视频数据包解码成功。音频处理模块处理音频数据包并恢复声音频率。从I2C模块主要用于与外部EDIDROM的通信,主I2C模块用来和主控制芯片通信,通过读写寄存器模块的值来产生对SiI9233A的控制命令。
  1.2H.264视频编码方案
  视频文件的数据量大,需要采用多媒体音视频压缩编码方案。2003年国际标准组织(ITU-T)和国际电信联盟(ISO/IEC)两大标准化组织推出了H.264/AVC视频编码标准。H.264编码[4]将需要处理的图像分割成了许多个固定大小的宏块,根据图像编码类型I帧、P帧或B帧等,决定是对图像数据本身处理还是对残差编码处理。图像数据本身处理即帧内编码I帧,利用图像的空间相关性,去除空间冗余。残差编码,首先利用运动估计技术,在一定范围的窗口内搜索相对最佳宏块,然后相减形成残差,同时记录当前宏块的运动向量MV。对图像数据或残差做DCT变换、量化。由于块处理造成“块效应”,为了提高参考图像的准确度、清晰度,可采用环路滤波提高图像的清晰度。最后对量化的系数、运动向量及其他信息做熵编码,形成最终的码流。
  

  基于TMS320DM8168的嵌入式高清视频系统.rar


  

相关阅读

网站统计|优领域|优领域 ( 粤ICP备12011853号-1 )  

GMT+8, 2019-6-17 03:29 , Processed in 0.117227 second(s), 13 queries .

Copyright © 2008-2014 优领域

回顶部