基于MPC82xx处理器和专用编解码芯片的DVR设计

　　VW2010是实时MPEG-1、-2和-4音视频系统编解码芯片(同时压缩、解压或编码、解码)，完全兼容ISO/IEC-11172-2、ISO/IEC-13818-2、ISO/IEC-14496-2和ITU-T H.263(基线)。视频编码部分接收未压缩的ITU-R.BT.656数字视频信号。它将输入和压缩的视频转换为MPEG-1、-2、-4或H.263格式。 

　　其音频编码部分接收双通道分立的I2S数字音频格式数据并具有输入滤波功能，它可将每路音频转换为MPEG-1、MPEG-2、MP3、AAC或AC-3音频格式。VW2010为网络应用输出传输流或为存储应用输出节目流。视频解码部分接收MPEG位流并输出ITU-R.BT.656数字视频。音频解码器接收MPEG-1、MPEG-2、MP3、AAC或AC-3位流并输出I2S、S/P-DIF或IEC-61937压缩音频。VW2010是该DVR系统中完成音视频编解码的主芯片。 

　　VW2010不但可以产生MPEG-2格式的数据码流，而且可以产生MPEG-4格式的数据码流。它对压缩数据的码率可在128Kbps到6Mbps之间可调，以适应各种用户的需要。低码率的文件适合网络传播并节省存储空间，而高码率的文件具有最佳的声、视觉播放效果。而且，VW2010可以单独编码音频数据并能实现MP3的功能特性。 

　　下面列出一些目前在DVR产品中应用较为广泛的音视频编解码芯片方案：

　　ASIC：IME6400、Vweb2010、Wis7007； 
　　DSP：Blackfin 532加多媒体PCI Bridge SAA7146、PNX1302加画面分割芯片AQ424； 
　　高端：PNX1501、DM642。 
　　应用系统组成及特点 

　　该系统的核心芯片只有两片(VW2010及MPC8250)，并能通过标准的PCI总线完成交互控制。嵌入式CPU MPC8250集成度高，不但节省了传统的PCI桥芯片、以太网MAC，还减少了外围电路设计的难度和工作量。VW2010外围的A/D、D/A等芯片可以通过MPC8250的串行I2C接口，方便地完成相应的初始化和制式转换。整个系统对电源种类要求很低，减少了对电源部分的设计压力和成本。由于采用嵌入式Linux操作系统，并且处理器本身的指令与普通x86的处理器不同，不易被黑客及病毒攻击，保证了整个系统的安全性能。该系统架构如图1。 

　　视频信号先经过视频接收电路进行前端处理(包括阻抗匹配、限幅和钳位)，然后通过视频解码电路产生符合VW2010视频接口标准的ITU656信号。视频解码电路的核心是一个视频解码芯片，该解码芯片用于对CVBS信号进行A/D转换和编码，以产生ITU656标准的并行数字电视信号。高档的视频解码器还支持图像尺寸缩放(scaling)和帧提取(decimating)功能，如飞利浦的SAA7114、SAA7115以及Rockwell公司的BT829A等。由于VW2010的视频输入为ITU656/D1格式，所以只需要选择具有基本A/D转换和编码功能的视频输入处理芯片如SAA7113即可。 

　　在模拟音频信号经过模拟音频接收电路进行前端处理后，便可通过音频ADC电路产生符合VW2010音频接口标准的I2S信号。 

　　VW2010是压缩卡的核心处理芯片，该芯片除可完成音、视频信号的编码外，还可提供对解码器和ADC的控制(通过I2S总线)，其编码产生的MPEG流可通过芯片内部集成的PCI接口输出。VW2010的解压操作是压缩操作的逆过程，基本原理类似。 

　　在VW2010根据系统的配置将该音视频信号压缩编码为MPEG-1、-2或-4格式的音视频数据后，主CPU MPC8250通过PCI总线将压缩编码后的音视频数据以文件的形式存入IDE接口的硬盘或CDROM-R/W中(需操作系统的支持)。同时，在VW2010内部可将编码后的音视频数据直接解码输出到相应的D/A转换器中，完成对用户的实时播放。 

　　硬件设计注意事项 

　　采用嵌入式的处理器，相对来说在电路设计方面要简单很多，华恒科技目前提供基于MPC8250的开发平台及参考设计，而VW2010目前有成熟的PCI编解码卡。采用现成的嵌入式Linux开发平台和音视频编解码卡，用户前期仅需在外围接口板进行简单的扩展，即可快速推出产品样机，减少前期开发的周期和成本。在完成前期工程样机及相关软件开发后，开发者可以进一步将整个系统重新整合，重新设计硬件电路板。