基于MPC8250的數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)設(shè)計(jì)

引 言短短幾年的發(fā)展，數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)(dvr)依托其強(qiáng)大的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化功能，已逐步取代了傳統(tǒng)模擬錄像設(shè)備的主導(dǎo)地位，成為監(jiān)控市場(chǎng)的主流。其應(yīng)用已經(jīng)從最初的金融領(lǐng)域發(fā)展到交通、樓宇、公安、監(jiān)獄、廣場(chǎng)、小區(qū)、機(jī)房、環(huán)境、考場(chǎng)等各種應(yīng)用場(chǎng)所，只要是想對(duì)圖像和聲音進(jìn)行監(jiān)控的場(chǎng)所就會(huì)應(yīng)用到dvr系統(tǒng)。目前，數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)的產(chǎn)品技術(shù)趨勢(shì)主要有兩種：一種是基于pc機(jī)windows平臺(tái)的插卡式數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)；另一種是基于嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)。嵌入式dvr因其高可靠性、穩(wěn)定性、防病毒侵?jǐn)_等諸多特點(diǎn)，越來(lái)越受到市場(chǎng)的青睞，是目前發(fā)展的主要趨勢(shì)。嵌入式dvr產(chǎn)品主要有兩種設(shè)計(jì)方案：一是dsp方案(如philips音視頻處理ic加上trimedia dsfp)；一種是asic方案(如基于vweb2010 mpeg-iv ic或inttime ic等圖像處理ic芯片進(jìn)行開(kāi)發(fā))。asic方案的編碼質(zhì)量和處理性能依賴ic開(kāi)發(fā)商，目前市場(chǎng)上的ic不支持4cif(704×576)的mpeg4編碼。dsp方案設(shè)計(jì)的主流市場(chǎng)主要采用philips的trime-dia dsp，但其處理能力比較弱，無(wú)法實(shí)現(xiàn)mpeg-4的4cif高清晰編碼。本系統(tǒng)采用equator bsp-15 dsp方案，設(shè)計(jì)具有高清晰度的高端嵌入式數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)。 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)字硬盤(pán)錄像機(jī)的主要任務(wù)是：將模擬的音視頻信號(hào)通過(guò)a/d轉(zhuǎn)換成沒(méi)有被壓縮的圖像數(shù)字信號(hào)，再通過(guò)dsp或具有圖像處理功能的asic芯片進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的壓縮編碼，將壓縮編碼的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在硬盤(pán)等大容量存儲(chǔ)設(shè)備中，或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)控遠(yuǎn)程圖像。使用者可簡(jiǎn)單、便捷地通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或遙控器osd菜單方式，對(duì)存儲(chǔ)的錄像數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索、回放和備份等。1.1 硬件總體設(shè)計(jì)1.1.1 mpc08250簡(jiǎn)介嵌入式系統(tǒng)選擇處理器時(shí)主要需要考慮以下幾個(gè)方面：處理器的性能；處理器所支持的開(kāi)發(fā)工具和所支持的操作系統(tǒng)；過(guò)去開(kāi)發(fā)的經(jīng)驗(yàn)以及處理器的成本；代碼兼容性和算法復(fù)雜性等。在該系統(tǒng)中，選擇了摩托羅拉的mpc8250做為系統(tǒng)的主控處理器。mpc8250是motorla公司在嵌入式mpc860基礎(chǔ)之上推出的mpc82xx系列微處理器中的一種。mpc8250基于powerquicc結(jié)構(gòu)，主要由powerpc內(nèi)核、系統(tǒng)接口單元siu和通信處理單元cpm構(gòu)成。它支持60x總線，其數(shù)據(jù)線為64位，地址線為32位；支持pci/local總線，其數(shù)據(jù)線為32位，地址線為32位。內(nèi)核工作時(shí)鐘最高為300 mhz，cpu工作時(shí)鐘最高為200 mhz。mpc8250內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。 1.1.2 bsp-15簡(jiǎn)介equator technologies推出的map-bsp-15是面向音視頻媒體應(yīng)用的高性能dsp芯片。最新的map-bsp-15 400 mhz處理能力可達(dá)40gops(針對(duì)視頻編碼)。該系列芯片的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特別適用于音視頻編解碼等應(yīng)用，同時(shí)其豐富的音視頻信號(hào)接口可方便用戶進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。map-bsp-15主要包含一個(gè)超長(zhǎng)指令字處理器內(nèi)核(the vliw core)、一個(gè)可編程位流協(xié)處理器(thevlx)、視頻濾波協(xié)處理器、顯示刷新控制器和豐富的數(shù)字i/o接口等。map～ca支持各種用軟件實(shí)現(xiàn)的視頻、圖像以及信號(hào)的壓縮和解壓縮，這種軟件實(shí)現(xiàn)的算法相對(duì)硬件實(shí)現(xiàn)有很大的優(yōu)越性，升級(jí)非常方便。1.1.3 硬件總體設(shè)計(jì)思想系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)8路的音視頻同步錄像，bsp-15具有同時(shí)處理2路音視頻信號(hào)的性能，因而需要4片bsp一15做音視頻編碼，同時(shí)，需要1片bsp-15做音視頻***，bsp一15與mpc8250之間采用pci通信交換數(shù)據(jù)。因此，整個(gè)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)非常復(fù)雜。根據(jù)機(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，既可以滿足2u設(shè)備的機(jī)架式安裝，又可以臺(tái)式安裝，因此，將系統(tǒng)分成兩層板的兩板設(shè)計(jì)，cpu主控板和編解碼板。cpu主控板與編解碼板之間采用歐式插座連接器連接。cpu主控板主要包括mpc8250及其外圍電路，包括sdram、boot rom、flash、網(wǎng)絡(luò) 處理接口電路和硬盤(pán)接口電路等，其基本原理圖如圖2所示。 編解碼板主要包括5片bsp一15及其外圍電路，如sdram、音視頻a/d轉(zhuǎn)換電路、d/a 轉(zhuǎn)換電路以及畫(huà)面分割電路等，其基本原理圖如圖3所示。1.2 軟件總體設(shè)計(jì)dvr的主要功能是實(shí)現(xiàn)多路視音