關(guān)鍵詞：ＰＣＩ總線 ＷＤＭ驅(qū)動 ＭＰＥＧ－１壓縮卡
隨著計算機技術(shù)、多媒體和數(shù)據(jù)通信技術(shù)的高速發(fā)展，人們生活水平的提高，對計算機視頻的需求和應(yīng)用越來越多，如視頻監(jiān)控、視頻會議、計算機視覺等。計算機視頻提供給人的信息很多，但是視頻的數(shù)據(jù)量很大，不利于傳輸和存儲，使其應(yīng)用受到不少限制。為解決視頻數(shù)據(jù)的存儲和傳輸，唯一途徑就是對視頻數(shù)據(jù)進行壓縮。
目前常見的視頻壓縮方法有ＭＰＥＧ－１、ＭＰＥＧ－２、ＭＰＥＧ－４、Ｈ．２６１、Ｈ．２６３等�？紤]壓縮技術(shù)的成熟度和該壓縮卡的主要用途，本文采用ＭＰＥＧ－１作為壓縮標(biāo)準(zhǔn)，研制了基于ＰＣＩ總線的ＭＰＥＧ－Ｉ壓縮卡。該卡適用于視頻監(jiān)控、視頻會議等多種應(yīng)用場合。該卡加上一臺主機、攝像頭和軟件可構(gòu)成一個完整的視頻采集壓縮系統(tǒng)。
１ 系統(tǒng)特點
（１）支持ＢＮＣ、ＲＣＡ、Ｓ－ＶＩＤＥＯ視頻接口；
（２）支持ＰＡＬ和ＮＴＳＣ制式；
（３）可對視頻實時預(yù)覽，最大分辨率可達７２０×５７６×３２；
（４）可對聲音進行同步監(jiān)聽；
（５）可對音、視頻信號進行ＭＰＥＧ－Ｉ壓縮，生成ＭＰＥＧ文件和ＶＣＤ文件；
（６）用戶可編程ＭＰＥＧ－１編碼設(shè)置，可支持ＣＢＲ和ＶＢＲ；
（７）可一機多卡同時工作；
（８）可從動態(tài)影像中捕獲單幀，生成ＪＰＧ和ＢＭＰ文件；
（９）支持Ｗｉｎ９８／Ｗｉｎ２０００。
２ 系統(tǒng)硬件設(shè)計
２．１ 系統(tǒng)組成
該系統(tǒng)主要由視頻解碼、音頻解碼、壓縮核心和ＰＣＩ接口等組成，其總體框圖如圖１所示。
２．２ 視頻解碼設(shè)計
視頻解碼部分主要完成模擬視頻到數(shù)字視頻的處理，以供后面預(yù)覽、壓縮用。視頻解碼芯片常用的有ＳＡＡ７１１０、ＳＡＡ７１１３和ＳＡＡ７１１４等。本方案中采用Ｐｈｉｌｉｐｓ公司的ＳＡＡ７１１４。ＳＡＡ７１１４有六路模擬輸入，內(nèi)置模擬源選擇器可構(gòu)成６×ＣＶＢＳ、２×Ｙ／Ｃ２×ＣＶＢＳ、１×Ｙ／Ｃ和４ ×ＣＶＢＳ；兩路模擬預(yù)處理通道，內(nèi)有抗混迭濾波器；ＣＶＢＳ或Ｙ／Ｃ通道含完全可編程靜態(tài)增益控制或自動增益控制功能，對ＣＶＢＳ、Ｙ／Ｃ通道可進行自動鉗位控制；能自動檢測５０Ｈｚ／６０Ｈｚ場頻，并可自動在ＰＡＬ和ＮＴＳＣ制式進行切換；能將ＰＡＬ、ＮＴＳＣ和ＳＥＣＡＭ信號解碼及模數(shù)變換得到符合ＩＴＵ－６０１／ＩＴＵ－６５６的數(shù)字電視信號。該芯片是目前視頻解碼芯片中接收視頻源的寬容性及視頻解碼圖像質(zhì)量最好的一種。其通過Ｉ２Ｃ接口，進行初始化設(shè)置。
本系統(tǒng)采用Ｉｍａｇｅ Ｐｏｒｔ作為數(shù)字視頻輸出端口，數(shù)字視頻格式采用ＩＴＵ－６５６ＡＩ１１（ＰＩＮ ２０）作為ＢＮＣ／ＲＣＡ輸入腳，ＡＩ１２、ＡＩ２２作為Ｓ－ＶＩＤＥＯ輸入腳。
圖2 SAA7146A方框圖
２．３ 音頻解碼設(shè)計
音頻解碼的數(shù)據(jù)一部分提供給ＳＡＡ７１４６Ａ作聲音監(jiān)聽用，另一部分用于壓縮�？紤]到成本，本系統(tǒng)采用ＢＵＲＲ－ＢＲＯＷＮ公司的ＰＣＭ１８００Ｅ。該芯片是雙聲道單片ΔΣ型２０ 位ＡＤＣ單＋５Ｖ電源供電，信噪比為９５ｄＢ（典型值），動態(tài)范圍９５ｄＢ（典型值），內(nèi)嵌高通濾波器，支持四種接口方式和四種數(shù)據(jù)格式。其采樣頻率為３２ｋＨｚ、４４．１ｋＨｚ和４８ｋＨｚ可選。
本系統(tǒng)采用從模式，２０位Ｉ２Ｓ數(shù)據(jù)格式。主時鐘由ＳＡＡ７１１４提供。
２．４ ＭＰＥＧ－１壓縮部分設(shè)計
本系統(tǒng)中ＭＰＥＧ－Ｉ壓縮芯片選用ＺＡＰＥＸ公司的ＳＺ１５１０。該芯片基于ＴＩ的ＴＭＳ３２０Ｃ５４ｘ ＤＳＰ內(nèi)核，能對ＩＴＵ－６０１／ＩＴＵ－６５６數(shù)字電視信號和ＰＣＭ音頻流進行ＭＰＥＧ－１實時壓縮，可生成多種流，如音頻基本流、視頻基本流、音視頻復(fù)合流等。
該芯片外接２７ＭＨｚ晶振，可支持多種主機接口，可工作在復(fù)用或非復(fù)用、Ｉｎｔｅｌ或Ｍｏｔｏｒｏｌａ類型總線。通過輸入管腳ＨＣＯＮＦＩＧ１：０和ＳｙｓＣｏｎｆｉｇ寄存器可設(shè)置成六種總線接口類型：Ｉｎｔｅｌ ８０５１類型的數(shù)據(jù)／地址復(fù)用的８位總線、Ｍｏｔｏｒｏｌａ類型的數(shù)據(jù)／地址復(fù)用的８位總線、Ｉｎｔｅｌ ８０５１類型的非復(fù)用的８位數(shù)據(jù)總線、Ｍｏｔｏｒｏｌａ類型的非復(fù)用的８位數(shù)據(jù)總線、Ｉｎｔｅｌ ８０５１類型的非復(fù)用的１６位數(shù)據(jù)總線和Ｍｏｔｏｒｏｌａ類型的非復(fù)用的１６位數(shù)據(jù)總線。支持Ｉ２Ｓ聲音接口。
本系統(tǒng)中采用Ｉｎｔｅｌ ８０５１類型的非復(fù)用的１６位數(shù)據(jù)總線。
２．５ ＰＣＩ接口部分設(shè)計
本系統(tǒng)中ＰＣＩ接口芯片選用ＳＡＡ７１４６Ａ，該芯片并不是通用的ＰＣＩ接口芯片，而是一個多媒體橋（Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｂｒｉｄｇｅ）。方框圖如圖２。該芯片符合ＰＣＩ２．１規(guī)范。它有八個ＤＭＡ通道，三個視頻，四個音頻，一個ＤＥＢＩ（Ｄａｔａ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ Ｂｕｓ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）。還具有兩路視頻通道，可對視頻數(shù)據(jù)進行縮放，一路可無級縮放ＨＰＳ（Ｈｉｇｈ Ｐｅｒｆｏｒｍａｃｅ Ｓｃａｌｅｒ，其縱向可達１：１０２４、橫向可達１：２５６；另一路有級縮放ＢＲＳ（Ｂｉｎａｒｙ Ｒａｔｉｏ Ｓｃａｌｅｒ支持ＣＩＦ和ＱＣＩＦ格式。
音頻接口以Ｉ２Ｓ為基礎(chǔ)，通過編程控制以支持ＭＳＢ－ＦＩＲＳＴ的不同格式及不同的時序格式。
本系統(tǒng)中該部分主要實現(xiàn)功能如下：
（１）通過ＤＥＢＩ接收ＳＺ１５１０產(chǎn)生的ＭＰＥＧ－１數(shù)據(jù)，傳輸?shù)絻?nèi)存；
（２）通過視頻接口，接收ＳＡＡ７１１４輸出的視頻解碼信號，并進行亮度、色度、飽和度的控制，并實現(xiàn)無級縮放功能實現(xiàn)視頻預(yù)覽功能；
（３）通過音頻接口，接收ＰＣＭ１８００Ｅ輸出的ＰＣＭ編碼信號，傳輸?shù)絻?nèi)存，實現(xiàn)聲音監(jiān)聽功能；
（４）提供符合ＰＣＩ２．１規(guī)范的接口，將板上數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C內(nèi)存。
３ 軟件設(shè)計
軟件設(shè)計主要包括驅(qū)動程序設(shè)計和應(yīng)用層的ＡＰＩ設(shè)計。
