基于GM8180的嵌入式视频服务器设计

文章摘要：摘要：详细介绍了一种基于台湾智原科技公司GM8180芯片的嵌入式视频服务器设计。描述了该服务器的结构和功能，对系统的各个组成模块进行了分析和介绍，如视频采集模块、音频输入和输出模块、以太网模块等。在软件方面，对RTSP流媒体服务器软件架构和视频采集、编码的流程进行了说明。系统采用H．264视频编码技术，单芯片即可实现2路D1的H．264实时编码以及多用户的实时流媒体服务。关键词：视频监控；视频服务器；GM8180；H．264；RTSP引言 嵌入式网络视频服务器可将前端采集的视频信号压缩编码后，通过IP网络传送到终端进行显示或记录。与传统的模拟闭路视频监控系统相比，由于采用IP网络来传输数

基于GM8180的嵌入式视频服务器设计,标签：单片机开发,单片机原理,http://www.88dzw.com

摘要：详细介绍了一种基于台湾智原科技公司GM8180芯片的嵌入式视频服务器设计。描述了该服务器的结构和功能，对系统的各个组成模块进行了分析和介绍，如视频采集模块、音频输入和输出模块、以太网模块等。在软件方面，对RTSP流媒体服务器软件架构和视频采集、编码的流程进行了说明。系统采用H．264视频编码技术，单芯片即可实现2路D1的H．264实时编码以及多用户的实时流媒体服务。
关键词：视频监控；视频服务器；GM8180；H．264；RTSP

引言
    嵌入式网络视频服务器可将前端采集的视频信号压缩编码后，通过IP网络传送到终端进行显示或记录。与传统的模拟闭路视频监控系统相比，由于采用IP网络来传输数字视频信号，摆脱了模拟信号线路衰减的距离限制，实现远程监控。
    目前流行的构建嵌入式网络视频服务器的方案有ARM+DSP和ASIC两种。前者以TI公司和ADI公司为代表，其优点在于具有很大的灵活性。利用DSP强大的计算能力，可以在前端嵌入式服务器中实现智能化和个性化的应用。但是由于ARM+DSP方案涉及音视频编解码器的开发，开发成本大和开发周期长使其饱受诟病。相比之下，ASIC方案通常在单芯片上集成视频编码器，使得开发人员能够将精力集中在视频服务器的设计当中，大大缩减了开发成本和时间。本文介绍一种基于ASIC芯片GM8180的嵌入式网络视频服务器方案。

1 系统硬件结构
    GM8180是由台湾智原(Faraday)公司推出的一款高性能SoC芯片，片上包含了主频高达500 MHz的ARM9核以及H．264编／解码引擎、MPEG4编／解码引擎。除此之外，GM8180还集成了DDR控制器、Flash／s静态存储控制器，以及支持2路8位ITU-R BT．656视频采集控制器、USBOTG、MMC／SDC、IDE、I2C、SPI、I2S、AC97等。

    系统框架如图1所示，视频服务器系统充分利用GM8180主芯片内带有的两路视频采集通道，外接Phips公司的SAA7113H视频解码芯片实现2路CVBS视频信号采集。视频编码直接使用片内集成的H．264编码引擎进行H．264视频编码压缩，无需外接其他编码芯片。音频采集方面，GM8180直接与Wolfson公司的WM8731音频编解码芯片连接，实现音频的采集和回放。在网络方面，GM8180集成了以太网MAC控制器，外围直接连接以太网物理接口芯片DM9161A，即可完成以太网功能。此外，系统还包括了实时时钟、DDR、NOR Flash、电源模块等。

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1．3 其他模块
    网络方面，GM8180集成了以太网接口控制器，支持RMII接口，可直接连接以太网物理接口芯片DM9161A。DM9161A是Davicom公司生产的一款低功耗、高性能的以太网物理层芯片，它完全兼容IEEE 802．3u 10Base-T／100：Base-TX标准，同时兼容ANSI TP-P(如1995)标准；支持MII和RMII两种接口模式，可完成对网络数据的接收解码和对数据帧的编码发送。
    此外，实时时钟芯片S35390A通过I2C总线连接主芯片GM8180为系统提供准确、不间断的时间信息以及定时报警服务。

2 系统软件设计
    在软件的设计上，采用ARM-Linux 2．6操作系统作为嵌入式服务器软件的承载平台。ARM-Linux的源代码完全免费开放，内核可任意裁剪，应用程序和驱动都非常丰富。在ARM-Linux操作系统的基础上，通过Vide04Linux(V4L)接口采集的视频图像交由GM8180片内的H．264编码引擎进行压缩编码；音频上，通过OSS接口采集PCM数据进行自适应多速率窄带语音(AdaptiveMulti-Rate NarrOWband，AMRNB)编码。通过RTSP流媒体服务器为用户提供实时的音视频访问服务。
2．1 视频采集驱动
    V4L是Linux下用于获取视频数据的通用API接口。将GM8180的视频采集封装成V4L接口，以便位于应用层的RTSP服务器开发使用。V4L驱动程序需向操作系统内核注册video_device设备，用于指定文件操作接口，使得用户层可以通过标准文件操作来采集视频。

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