基于NIOS II的video over ip设计

2.3 通过Video over ip 模块的MPEG2-TS 流在以太网中的传输

任意的网络数据进入网口之后，FPGA 中的Video over ip 模块会按照MPEG2-TS 特征位以及整个帧的几个标志位加以比较， 然后作判断： 满足MPEG-TS 数据的帧且类型字段中协议标志位不为17(17表示UDP)，模块会将这个标志位改为17，然后从专门的数据通道进行传输。其他数据允许直接通过NiosII 处理器。

3 实际设计介绍

3.1 硬件部分

本设计基于Altera Cyclone 系列的FPGA，而NiosII 处理器则是内嵌在FPGA 中的一个片上可编程处理器(SOPC)。我们通过Altera 提供的集成开发环境QuartusII 中所带的sopc_builder 从FPGA 中划取资源来构建硬件。整个SOPC 系统硬件部分与MCU 系统如单片机、Arm等非常类似， 是一个32 位的嵌入式CPU，有内部指令集。这一点与FPGA 芯片本身差别非常大。此外FPGA 通过一个DP83848 的PHY芯片与网口插座相连，这样网络设备的MAC 层做到FPGA 或SOPC中。NoisII 系统的硬件结构如图2 所示。

图2 基于NiosII 的SOPC 系统硬件结构

3.2 软件部分

图3 控制外设所用到得webserver 在播放视频时的稳定性测试

FPGA的程序可以通过Quartus 集成环境开发， 我们通过Verilog语言编写，然后直接通过Quartus 编译后即可下载运行。而NiosII 部分的软件则要使用Altera 提供的另一个集成环境NiosEDS，并编写嵌入式的C 语言来开发。之后再通过环境所带的编译器编译下载运行。而Video over ip 模块我们通过Verilog 语言编写，然后打包成IP 核可以被sopc_builder 加载调用。此外还需要通过NiosEDS 自带的niche_stack 网络协议栈搭建一个嵌入式webserver。

4 检测说明及小结

正如前文所说，webserver 基于HTTP 协议，该协议以TCP 协议为基础。测试时我们将一台电脑通过网线与实验板的网口相连，并通过VLC 播放器对FPGA 不间断播放MPEG2-TS 格式的视频流，同时将NiosII 上的werbserver 开启运行。如果没有Video over ip 模块，由于视频数据的码率较大，给webserver 造成极大的延迟，并很快崩溃。当我们开启Video over ip 模块之后，为保险起见，做了12 小时的连续不间断视频播放， 同时电脑通过不断刷新web 页面的方式不断访问
webserver，即以此方式检查PC 机与webserver 连接的通断。经测试，这12 小时间以及之后webserver 中的页面始终可以正常访问， 无异常情况。测试结果符合预期要求。测试过程如图3 所示。