１ 系統(tǒng)框架

系統(tǒng)主體框圖如圖１，主要分兩部分：一部分以Fujitsu的MB86390芯片為主實(shí)現(xiàn)圖像實(shí)時(shí)壓縮編碼。該部分輸入模擬視頻、音頻，經(jīng)過(guò)視頻A/D芯片SAA7113、音頻A/D芯片PCM1800數(shù)字化后送至MB86390實(shí)現(xiàn)MPEG-2壓縮，輸出ＴＳ傳輸流，并且提供串行通信總線(xiàn)與MPC860T完成通信。另一部分是以MPC860T為主的通信電路設(shè)計(jì)，主要實(shí)現(xiàn)與MB86390輸出的TS傳輸流的接口，完成ＴＳ傳輸流在快速以太網(wǎng)上的傳送，與視頻服務(wù)器的通信，提供通信口實(shí)現(xiàn)與MB86390芯片通信和對(duì)云臺(tái)的控制。

２ 圖像壓縮部分設(shè)計(jì)

２．１ MB86390編碼器的介紹

該芯片框圖如圖２。該芯片內(nèi)嵌32BITrisc處理器，主要完成實(shí)時(shí)壓縮編碼，在片內(nèi)實(shí)現(xiàn)Mpeg2 MP＠ML級(jí)視頻編碼，遵循ISO／IEC13818-2標(biāo)準(zhǔn)，編碼速率達(dá)15Mbps；實(shí)現(xiàn)Mpeg Layer1/2音頻編碼，遵循ISO/IEC11172-3標(biāo)準(zhǔn)，編碼速率達(dá)448kbps；同時(shí)遵循ISO/IEC13818-1標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)復(fù)用，能輸出PES、PS、TS流可選，并能根據(jù)系統(tǒng)所提供的帶寬輸出速率20Mbps。數(shù)字化后視頻輸入數(shù)據(jù)為８位，可以為Ｄ１格式或者Y/C復(fù)用輸入格式。音頻的取樣率支持32kHz、44.1kHz和48kHz可選。碼流輸出通過(guò)８位并口，可同步或者異步握手輸出，或通過(guò)DMA方式傳送至SDRAM。該芯片還提供了豐富的API接口，可以對(duì)許多參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，如視頻輸入格式、音頻采樣率、編碼后的各種PID、平均碼率等。

２．２ 電路設(shè)計(jì)

該部分電路主要完成 MB86390與視音頻Ａ／Ｄ的連接。MB86390基本上能與大多數(shù)芯片直接聯(lián)接。在本設(shè)計(jì)中，選用ＳＡＡ７１１３作為視頻Ａ／Ｄ。由于MB86390為其提供Ｉ２Ｃ總線(xiàn)接口，而且其初始化等操作能通過(guò)MB86390完成，相應(yīng)的連線(xiàn)也比較方便；對(duì)于MB86390與音頻Ａ／Ｄ接口可以通過(guò)主從兩種方式實(shí)現(xiàn)，即由MB86390提供數(shù)據(jù)與左右聲道接口時(shí)鐘，或者由音頻Ａ／Ｄ來(lái)提供。但是必須注意系統(tǒng)編碼的時(shí)鐘必須與接口數(shù)據(jù)時(shí)鐘同步，在這里使用ＴＩ公司的ＰＬＬ１７０５鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步。圖３給出了這部分信號(hào)連接的電路。

３ 接口通信部分設(shè)計(jì)

３．１ MPC860T網(wǎng)絡(luò)通信處理器介紹

ＭＰＣ８６０是Ｍｏｔｏｒｏｌａ公司繼ＭＣ６８３６０后推出的新一代通信處理器，內(nèi)部包括三部分：ＰｏｗｅｒＰＣ ｃｏｒｅ模塊、系統(tǒng)接口單元模塊（ＳＩＵ）、通信處理模塊（ＣＰＭ）。ＰｏｗｅｒＰＣ是主處理單元，包括Ｃａｃｈｅ和內(nèi)存管理單元，在４０ＭＨｚ時(shí)鐘下能達(dá)到５２ＭＩＰＳ的處理能力。系統(tǒng)接口單元主要完成內(nèi)部總線(xiàn)與外部總線(xiàn)的接口，也提供一些其它功能，如總線(xiàn)檢測(cè)、軟件看門(mén)狗、多個(gè)定時(shí)器、ＰＣＭＣＩＡ接口等。通信處理模塊是該芯片的，其內(nèi)部還嵌入了一個(gè)ＲＩＳＣ。因而ＭＰＣ８６０從某種意義上說(shuō)，是一種雙處理器結(jié)構(gòu)。該模塊集成了４個(gè)串行通信控制器（ＳＣＣ）、２個(gè)串行管理單元（ＳＭＣ）、一個(gè)串行外設(shè)單元（ＳＰＩ）、一個(gè)Ｉ２Ｃ總線(xiàn)接口單元。

串行通信控制器（ＳＣＣ）根據(jù)型號(hào)不同集成多種功能，如以太網(wǎng)控制器、ＨＤＬＣ控制器等；它還能實(shí)現(xiàn)多通道ＨＤＬＣ控制器，例如：提供Ｔ１／Ｅ１接口，對(duì)在Ｔ１／Ｅ１中的每個(gè)時(shí)隙分別實(shí)現(xiàn)ＨＤＬＣ通信，如交換機(jī)中的７號(hào)信令處理。串行管理單元（ＳＭＣ）的功能相對(duì)弱一些，一般用來(lái)實(shí)現(xiàn)ＵＡＲＴ。串行外設(shè)單元（ＳＰＩ）用來(lái)實(shí)現(xiàn)與ＳＰＩ總線(xiàn)通信。Ｉ２Ｃ總線(xiàn)接口支持主從模式，與具有Ｉ２Ｃ總線(xiàn)的器件單元進(jìn)行通信。通信處理模塊（ＣＰＭ）中還含有４個(gè)獨(dú)立的波特率發(fā)生器，可以被連接到串行通信控制器（ＳＣＣ）和串行管理單元。除了這些處理通信協(xié)議的功能外，通信處理模塊（ＣＰＭ）還具有多個(gè)獨(dú)立的ＤＭＡ通道，進(jìn)一步提高ＣＰＭ的處理效率。

３．２ 電路設(shè)計(jì)

本ＭＰＣ８６０Ｔ系統(tǒng)中選用了２５６ＫＢ的ＥＰＲＯＭ、１２８ＭＢ的ＳＤＲＡＭ，與以太網(wǎng)的接口器件選用Ｌｅｖｅｌ ｏｎｅ公司的ＬＸＴ９７１Ａ。該電路比較常見(jiàn)，引腳處理比較固定，故本文不再贅述。這里著重討論ＭＰＣ８６０Ｔ與ＭＢ８６３９０之間的電路設(shè)計(jì)。在本設(shè)計(jì)中，需要ＭＢ８６３９０芯片８位并口輸出ＴＳ流。ＭＢ８６３９０的８位并行輸出口具有兩種功能：當(dāng)ＸＥＲＲＯＲ腳為高時(shí)，并行口輸出正常的壓縮碼流，其異步接口時(shí)序如圖４；當(dāng)ＸＥＲＲＯＲ腳為低時(shí)，并行口上輸出的是ＭＢ８６３９０的錯(cuò)誤。這樣使電路設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜些。本設(shè)計(jì)方法是當(dāng)ＸＥＲＲＯＲ變低時(shí)，使其對(duì)ＭＰＣ８６０Ｔ產(chǎn)生中斷，同時(shí)將ＳＴＤＡＴＡ口連接到ＭＰＣ８６０Ｔ上空余的通用Ｉ／Ｏ腳上，根據(jù)中斷后讀其不同的值來(lái)實(shí)現(xiàn)軟件相應(yīng)的操作；當(dāng)ＸＥＲＲＯＲ腳為高時(shí)，使用ＦＩＦＯ實(shí)現(xiàn)與ＭＢ８６３９０之間的數(shù)據(jù)接口，在本設(shè)計(jì)中，選用ＩＤＴ公司ｉｄｔ７２ｖ０２，５１２×９ｂｉｔ異步ＦＩＦＯ。在ＦＩＦＯ的寫(xiě)入端，根據(jù)ＳＴＥＮ和ＳＴＤＡＴＡ及ＦＩＦＯ的時(shí)序圖，可以直接連接；在ＦＩＦＯ的讀出端，使用中斷操作，即當(dāng)ＦＩＦＯ中數(shù)據(jù)達(dá)到半滿(mǎn)時(shí)，給ＭＰＣ８６０Ｔ一個(gè)中斷，然后ＭＰＣ８６０Ｔ連續(xù)讀取ＦＩＦＯ中的一段數(shù)據(jù)。該部分的主要接口電路如圖５。

４ 應(yīng)用

本系統(tǒng)用途廣，常見(jiàn)的應(yīng)用是用于需要高質(zhì)量圖像的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，如小區(qū)安防、海關(guān)、銀行等。用戶(hù)不必再象基于ＰＣＩ的系統(tǒng)那樣，增添一個(gè)監(jiān)控處就要放置一臺(tái)計(jì)算機(jī)，或者加長(zhǎng)模擬視頻傳輸電纜，只要將本設(shè)備接入以太網(wǎng)絡(luò)就可以了，而且網(wǎng)絡(luò)上的任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)可以監(jiān)測(cè)到圖像，如圖６所示。如接入ＡＴＭ網(wǎng)絡(luò)，寬帶ＳＤＨ支持，用戶(hù)在遠(yuǎn)端還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)。這樣當(dāng)發(fā)生緊急情況時(shí)，遠(yuǎn)端報(bào)警中心可以實(shí)時(shí)地觀(guān)察到高質(zhì)量圖像。 顯然，隨著嵌入式技術(shù)和圖像壓縮技術(shù)的發(fā)展、通信技術(shù)的進(jìn)步，可以預(yù)見(jiàn)，將會(huì)有更多的圖像壓縮芯片和更高處理能力的嵌入式處理器出現(xiàn)，開(kāi)發(fā)嵌入式的網(wǎng)絡(luò)圖像通信產(chǎn)品將會(huì)是一種必然趨勢(shì)。本設(shè)計(jì)產(chǎn)品集成度高，圖像質(zhì)量比較好，具有較高的實(shí)用價(jià)值和較廣闊的市場(chǎng)前景。