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USB2.0在视频压缩存储系统中的应用

作者:时间:2013-07-03来源:网络收藏
1引言

在组建流媒体服务器时,为了能容纳更多的在线并发用户,要求在前端的视频流需经过压 缩 且传输到PC的接口速度不应成为瓶颈。在家庭DVR(数字视频存储)应用中,家用电脑的普 及使人们希望通过简单的接口在PC上观看电视节目,并存储、回放精彩片断。 对于拥有DV的人们,希望能把自拍的视频存储到PC中并加以剪辑。MPEG2压缩技术 和USB接口正好满足这样的要求。

本文设计的系统相当于一个视频采集卡,带有压缩功能,并且采用USB接口。目前大 多数的采集卡是基于PCI接口,他的缺点是置于机箱内部,容易受到干扰;而且PCI插槽数目 有限;虽然PCI的传输速度理论上达到133 MB/s,但是PCI插槽要分享此带宽。现 在支持USB 2.0的主机板越来越多,他的传输速度理论上达到480 Mb/s,在实际测试中也可 达到200 Mb/s,完全满足流媒体传输对带宽的要求,再加上USB接口即插即用,置于PC外部 ,工作电流为500mA,因此把USB技术引入到采集系统是合适的。

2系统硬件结构

系统的硬件框架如图1所示,主要由2个主芯片构成,一个是部分的MB86391,他 完成MPEG的硬件压缩;另一个是USB 2.0芯片,他完成数据的传输和USB协议的实现,并且 利用集成的51内核作为其他芯片的控制端。

模拟视频信号先经过SAA7113视频A/D转换形成8 b的YUV4∶2∶2数字信号输入到MB86391 的 视频输入接口DVIDEO[70]。模拟音频信号则通过PCM1800进行A/D转换,形成串行数字 信号,输入到GO7007SB的SDATA引脚。音频A/D转换需要PCM1723提供与压缩芯片的时钟相位 锁 相的时钟信号。音视频数字信号经MB86391的压缩处理后,输出符合MPEG 1/2标准的 混合影音码流。该码流通过8位并行接口与68013的FD[7..0]相连,USB芯片采用Sla ve FIFO方式接收数据,一个FIFO写满后就向USB核心发中断,核心收到中断后把FIFO中的数据 发往PC,完成 一次的数据传送,同时第二个FIFO区也在继续接收MB86391的码流,4个FIFO轮流接收。MB8 6391作为该电路的主芯片,由1个E2PROM进行编程和初始化。另外,压缩处理过程中需要 很大的缓存,所以外接1块8 MB的SDRAM。

2.1

是当今许多图像、多媒体应用中的尖端技术,也是最重要的一部分。高清晰电视 图像 数字化后一般都达到了1 Gb/s,以目前的传输网络和存储容量,一定要先进行压缩。本文采 用的是MB86391视频压缩芯片,208脚、HQFP封装、0.18 μm工艺、工作频率27/54 MHz。其 主要特性如下:

(1)编码符合ISO/IEC138182(MPEG1 video)MP@ML或ISO/IEC111722(MPEG1 video)。
(2)25 Hz隔行扫描时,最大的屏幕尺寸:720×576。
(3)D1格式和YUV输入。
(4)8 b并行同步方式输出。
(5)复合音频视频输出,最大的码流速率20 Mb/s。

86391外接1片4 Mb的FLASHROM,上电直接加ROM并且用串口进行参数配置,所 以必须加 1块RS 232电平转换芯片MAX3222,通过串口向MB86391相应的寄存器地址写入数值,来控制 压缩过程。

2.2数据传输

赛普拉斯公司提供的CY68013芯片是世界上第一款集成USB 2.0的微处理器,集成了USB 2.0 收发器、SIE(串行接口引擎)、增强的8051微控制器和可编程的外围接口。GPIF(Genera l Programmable Interface)和主/从端点FIFO(8位或16位数据总线),为ATA,UTOPIA,E PP,PCMCIA和DSP等提供了简单和无缝连接接口。

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