基于TMS320DM642和H．264的网络视频监控系统设计

摘要：文中给出了一种基于TMS320DM642和H．264的网络视频监控系统的设计方案，并对其主要硬件TMS320DM642和H．264编码器进行了详细描述，论述了编码器优化的基础上，同时给出了H．264编码码流的网络传输方法。实验结果证明，利用这个方案所设计的硬件平台和软件，可以实现H．264编码码流的网络实时传输。
关键字：TMS320DM642；实时传输控制协议；RFC3984；H．264

0 引言
随着英特网的普及，人们可以从网络上得到的信息越来越多。以前，人们只能得到文字和一些简单的图形信息，能够得到的视频信息是很少的。造成这种现象的主要原因是视频信息的数据量是非常巨大的，如果想传输它，就必须有很大的网络带宽，而如此大的网络带宽在现实中是需要耗费巨大的成本才能完成的。视频的编码标准就是在这个前提下被提出来的。
视频编码技术到现在为止已发展了很多年了，各种研究机构和标准化组织也已经提出了很多解决办法，但到现在为止视频编码的标准主要分为两大类：一类是国际标准化组织和国际电工委员会第一联合技术组制定的MPEG系列标准；另一类是ITU针对多媒体通信制定的H．26x系列视频编码标准。H．264只是视频编码标准，它对音频方面没有任何的规定，但是它的压缩效率高、图像质量好并且传输码率很低，所以它非常适合于视频的网络传输。
在本文中，首先描述的是设计的硬件系统，它是H．264算法和网络协议对应的C代码运行的平台。核心器件是TMS320 DM642，它是TI公司专门针对多媒体传输或网络视频的监控设计并生产的一款DSP芯片。在此硬件平台下对于EDMA和网络接口的高效使用是极其重要的；其次描述的是H．264编码器的优化。由于H.264算法是极其复杂的，所以要实现视频编码的实时性也就成为一件难事。因此，就必须对代码进行优化，以达到视频序列能够在网络中实时传输的目的；最后描述的是H．264编码码流的网络传输。在此部分主要介绍H．264编码器中的NAL层和RTP传输层的对接，将NAL层的数据按照RFC3984协议的规定对数据进行打包。

1 硬件平台
视频监控系统的硬件是H．264算法和网络传输协议运行的基本硬件平台，图1所示为本系统设计的硬件系统框图。

设计中用到的RTP协议是主要针对于H．264编码码流进行处理的RFC3984协议。至于UDP和IP，由于，TI提供的各种类型的DSP套件是支持Socket套接字的，所以，在得到RTP层的打包数据后，就可以直接利用套接字对RTP层以后的数据流进行处理。
系统中的TMS320DM642是TI公司C6000系列DSP，它的处理核心是C64x型的高性能数字信号处理器，具有极强的处理性能，这里用的DSP的核心频率是600Mhz。它在使用时具有高度的灵活性和可编程性，而且外围集成了非常完整的音频、视频和网络通信等设备及接口，特别适用于网络视频监控、数字广播以及基于数字视频／图像处理的消费类电子产品等高速DSP应用领域。本系统中用到的外围接口主要有：视频接口、存储器接口、网络接口和串口。
图像A／D转换芯片用的是SAA7115，它负责将模拟视频信号转换成为数字视频信号。NORFLASH用的是spansion公司的Am29LV033C，它的作用是负责永久性的存储完成H．264编码算法和网络传输协议的C代码。在硬件系统刚刚上电启动时，NOR FALSH中引导程序先被加载到DSP内，然后，引导程序被执行，引导程序会将应用程序加载到SDRAM中，最后，应用程序会在SDRAM中被执行。SDRAM用的是三星的HY57V28162 0E，它的作用主要有两个：一是存储要执行的应用程序，二是临时存储要被处理的图像数据。串口在这里主要是辅助调试用的。EMAC接口是非常重要的，它是传输已经处理的H．264编码码流的，这里用的是intel公司研发的LXT971A。