嵌入式实时视音频网络传输系统的研究与设计

摘要

随着数字压缩技术和IP网络技术的发展,实时多媒体特别是实时视音频的IP网络传输成为了近年来研究的一个热点.在实时多媒体数据中,实时视音频,尤其是实时视频的数据量是非常大的,实时视音频的传输对网络的带宽、延时和抖动等方面都提出了极高的要求.数字压缩技术的不断发展使得视音频信息的数据量大大降低,使得其有可能在现有的IP网络中传输.同时,IP网络自身的性能也在不断的改善,不仅在网络带宽上不断有提高,而且提出了许多支持服务质量方案,使得在IP网络上的实时通信成为了可能.该文以MPEG-2数据流为对象提出一种嵌入式实时视音频IP网络传输系统的构建方案,在方案中,我们采用了单片MPEG-2编、解码芯片设计了MPEG-2硬件编、解码模块.采用ARM7TDMI内核的网络处理器和开放源码的uClinux构建了嵌入式系统,通过该系统提供了10/100M以太网接口.同时,为了使嵌入式系统能处理实时MPEG-2数据流,我们对其进行了实时数据接口的扩展,包括硬件扩展和驱动程序编写.在此基础上,设计了一种针对MPEG-2 TS(传送流)的RTP/UDP数据封装方法及一种简化处理方法.上述方案经具体设计实现,并在10/100M局域网中通过实际测试,证明是行之有效的.最后,文章分析了IP网络传输对接收端MPEG-2解码视音频的影响,并设计了一些测评方法对系统进行了相关测评.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1视音频信息的网络传输

1.1.1视音频压缩技术

1.1.2视音频流的网络传输

1.2嵌入式系统概况

1.2.1嵌入式系统的发展过程

1.2.2嵌入式系统的构成

1.3本文的研究内容及相关的研究工作

1.4内容安排和研究成果

第二章嵌入式实时视音频网络传输系统的构成

2.1系统框图

2.2 MPEG-2编解码器实现方案

2.2.1 MPEG-2视频标准中的档次和等级

2.2.2 MPEG-2编、解码器

2.3嵌入式系统实现方案

2.3.1嵌入式处理器的选取

2.3.2 TCP/IP协议栈的实现

2.3.3嵌入式操作系统的选择

2.4本章小结

第三章MPEG流的封装

3.1 TCP/IP协议

3.1.1 TCP/IP的分层

3.1.2网络层与传输层协议介绍

3.1.3 TCP不适合传输实时多媒体数据

3.2实时传送协议RTP

3.2.1 RTP协议

3.2.2 MPEG流的RTP封装

3.3本系统所采用的数据封装方案

3.3.1数据封过程

3.3.2采用上述封装形式原因

3.3.3简化的封装方案

3.4本章小结

第四章MPEG-2硬件编解码器设计

4.1 MPEG-2硬件编码器的设计实现

4.1.1硬件结构框图

4.1.2 MB86390控制软件设计

4.2 MPEG-2硬件解码器的设计实现

4.2.1硬件结构框图

4.2.2 MB87L2250控制软件设计

4.3本章小结

第五章用于实时数据网络传输的嵌入式系统设计

5.1嵌入式系统的构成

5.1.1硬件系统

5.1.2 S3C4510B内核概述及其特殊功能寄存器

5.1.3操作系统

5.1.4开发环境的建立和操作系统移植

5.2实时数据接口的扩展

5.2.1应用要求

5.2.2硬件扩展

5.2.3 uClinux下的驱动程序设计

5.3 UCLINUX下的应用程序设计

5.3.1发送端

5.3.2接收端

5.4本章小结

第六章网络传输对MPEG-2的影响及系统测评

6.1网络传输对MPEG-2的影响

6.1.1误码与丢包对MPEG-2的影响

6.1.2延时对MPEG-2的影响

6.1.3抖动对MPEG-2的影响

6.1.4带宽对MPEG-2的影响

6.2视频的质量评估

6.2.1主观评估

6.2.2客观评估

6.3系统测评

6.3.1丢包对接收端MPEG-2解码的影响

6.3.2带宽对接收端MPEG-2解码的影响

6.4本章小结

结束语

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢