基于MCF5272平台的MPEG－4图像传输方法及系统

摘要

本发明涉及一种基于MCF5272平台的MPEG－4图像传输方法及系统。其系统由图像采集部件、格式转换部件、图像压缩部件、核心处理器部件和电源部件组成。其方法为：1)采用图像采集部件接收摄像头传来的模拟信号，进行A/D转换；2)采用格式转换部件接收图像采集部件传来的CCIR656格式的数字信号，并将之转换为CCIR601格式的数字信号；3)采用图像压缩部件接收格式转换部件传来的数字信号，进行MPEG－4格式的压缩；4)采用核心处理部件，对其植入uClinux操作系统和应用软件，用于接收图像压缩部件传来的MPEG－4格式的数字信号，进行处理后转发至网络。本发明的整套系统基于嵌入式处理平台，结构简单，易于操作；操作系统采用uClinux，安全性较高。

说明书

技术领域

本发明涉及一种MPEG-4图像传输方法即系统，尤其是一种可以在MCF5272嵌入式平台上实现的装置进行图像传输。

背景技术

传统的MPEG-4图像传输系统的结构是基于PC机的C/S模式。视频服务器把存储在存储系统中的视频信息以视频流的形式通过网络接口发送给相应的客户，并响应客户的交互请求，保证视频流的连续输出。通常的视频服务器采用计算机主机来实现其功能，它运行在一个标准的操作系统上，如Windows系统，硬件由一系列众多的的视频磁盘阵列组成。但是视频服务器的主要功能是存储、选择、传送大量的数据，却很少进行数据处理。因此，将PC机作为视频服务器既不利于发挥PC机的主要功能，又增加了系统的成本，因为这必须提供大量的并非必须的硬件和软件。而且，Windows操作系统的安全性相对较低，不适宜应用在对安全要求较高的场合。因此，有必要研究具有专门的功能、结构简单、安全性高的图像传输系统。

发明内容

本发明提供一种基于PC平台的MPEG-4图像传输方法及系统。该系统可以实时处理由摄像头采集的图像，经过MPEG-4格式的压缩后，由以太网进行传输。整套系统基于嵌入式处理器平台，结构简单，易于维护。操作系统采用的是uCLinux，安全性较高。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于MCF5272平台的MPEG-4图像传输方法，其特征在于该图像传输的步骤为：

a.采用图像采集部件接收摄像头传来的模拟信号，进行A/D转换；

b.采用格式转换部件接收图像采集部件传来的CCIR656格式的数字信号，并将之转换为CCIR601格式的数字信号；

c.采用图像压缩部件接收格式转换部件传来的数字信号，进行MPEG-4格式的压缩；

d.采用核心处理部件，对其植入uClinux操作系统和应用软件，用于接收图像压缩部件传来的MPEG-4格式的数字信号，进行处理后转发至网络。

上述的图像传输系统的应用程序要实现存储转发功能需要生产者进程、消费者进程和网络服务进程三个进程。

上述的应用程序的生产者进程负责从图像压缩芯片IME6400内部的缓冲区提取MPEG-4码流，并将其放入内存中的视频数据缓冲区。

上述的应用程序的消费者进程从视频数据缓冲区提取数据后进行分割打包处理，后然根据网络服务进程提供的IP地址把数据包发往远端的PC。

上述的应用程序的网络服务进程驻留在内核中并对某个与局域网内部计算机事先约定好的网络端口进行侦听。一旦接收到传送视频数据的请求，就会把请求者的IP地址传递给消费者进程。并由消费者进程向请求者发送数据。

一种用于权利要求1所述的基于MCF5272平台的MPEG-4图像传输方法的系统，由图像采集部件、格式转换部件、图像压缩部件、核心处理器部件和电源部件组成，其特征是：图像采集部件和图像压缩部件通过相应的接口电路与格式转换部件相连，图像压缩部件通过相应的接口电路与核心处理部件相连，核心处理部件联接网络。

上述的图像采集部件包含有图像采集芯片、视频采集头。所述图像采集芯片的型号是Philips公司的SAA7114。

上述的格式转换部件包含有FPGA芯片、SDRAM芯片、PROM芯片。SDRAM芯片作为FPGA芯片的缓存，PROM芯片作为FPGA芯片的程序存储器。所述FPGA芯片的型号是Xilinx公司的XC2S200，SDRAM芯片的型号是Samsung公司的K4S643232C，PROM芯片的型号是Xilinx公司的XC17S200。

上述的图像压缩部件包含有图像压缩芯片、SDRAM芯片；SDRAM芯片作为图像压缩芯片的缓存。所述图像压缩芯片的型号是InTime公司的IME6400，SDRAM芯片的型号是Samsung公司的K4S643232C。

上述的核心处理部件包含有核心处理器、SDRAM芯片、FLASH芯片、以太网物理层芯片；所述的核心处理器的型号是Motorola公司的MCF5272，SDRAM芯片的型号是HY57V643220CT，FLASH芯片的型号是AMD公司的AM29PL160CB，以太网物理层芯片的型号是Intel公司的LXT972ALC。

上述的电源部件包含有5V、3.3V、2.5V的DC-DC转换芯片；5V的DC-DC转换芯片的型号是LM2596-5.0，3.3V的DC-DC转换芯片的型号是LM2596-3.3，2.5V的DC-DC转换芯片的型号是MIC5209-2.5。

上述的图像压缩芯片IME6400的引脚6400_GP1作为中断信号连接至核心处理芯片MCF5272的引脚/INT5。

本发明的有益效果是：

1.本发明采用嵌入式的硬件结构，保证了该图像传输系统比基于PC机的系统具有更高的稳定性和可靠性，启动速度快，无需专人管理，非常适合无人值守的环境。

2.本发明采用嵌入式操作系统，保证了图像传输系统运行在一个可靠的环境之下，不受任何计算机病毒影响，安全性高。

3.本发明是一个标准的网络设备，只需指定一个有效的IP地址，就可以与各种类型的以太网设备无缝连接，由于Internet是一个开放的网络环境，所以无论在哪里，只要简单地将本实用新型接入Internet，即可以通过它进行远程监控，组网非常灵活，并且具有无限的扩展性。设备支持多种宽带接入方式，同时它还具有体积小，使用方便的特点。

4.普通网络图像传输系统通常都需要复杂的系统，涉及到PC机、附加软件和硬件设备。本发明无需额外的设备，价格低廉、

附图说明

图1是本发明的电路工作原理框图。

图2是图1示例中核心处理部件与图像压缩部件连接的电路原理图。

图3是图1示例中图像压缩部件的硬件驱动程序框图。

图4是图1示例中核心处理部件中应用程序框图。

图5是图1示例中FPGA芯片引脚功能定义图。

具体实施方式

本发明的一个优选实施例是：参见图1，本基于MCF5272平台的MPEG-4图像传输系统，由图像采集部件1、格式转换部件2、图像压缩部件3、核心处理部件4、电源部件5连接构成。

上述图像采集部件1可以包含有图像采集芯片、视频采集头。所述图像采集芯片的型号可以是Philips公司的SAA7114。

上述格式转换部件2可以包含有FPGA芯片、SDRAM芯片、PROM芯片。SDRAM芯片可以作为FPGA芯片的缓存，PROM芯片可以作为FPGA芯片的程序存储器。所述FPGA芯片的型号可以是Xilinx公司的XC2S200，SDRAM芯片的型号可以是Samsung公司的K4S643232C，PROM芯片的型号可以是Xilinx公司的XC17S200，参见图5。

上述图像压缩部件3可以包含有图像压缩芯片、SDRAM芯片。SDRAM芯片可以作为图像压缩芯片的缓存。所述图像压缩芯片的型号可以是InTime公司的IME6400，SDRAM芯片的型号可以是Samsung公司的K4S643232C。

上述核心处理部件4可以包含有核心处理器、SDRAM芯片、FLASH芯片、以太网物理层芯片。所述的核心处理器的型号可以是Motorola公司的MCF5272，SDRAM芯片的型号可以是HY57V643220CT，FLASH芯片的型号可以是AMD公司的AM29PL160CB，以太网物理层芯片的型号可以是Intel公司的LXT972ALC。

上述电源部件5可以包含有5V、3.3V、2.5V的DC-DC转换芯片。5V的DC-DC转换芯片的型号可以是LM2596-5.0，3.3V的DC-DC转换芯片的型号可以是LM2596-3.3，2.5V的DC-DC转换芯片的型号可以是MIC5209-2.5。

如图2所示，图像压缩芯片IME6400的引脚6400_GP1作为中断信号连接至核心处理芯片MCF5272的引脚/INT5，当IME6400的缓存存满后向MCF5272发出中断信号，通知MCF5272读取IME6400缓存中的数据。

一种基于MCF5272平台的MPEG-4图像传输方法，其特征在于该图像传输的步骤为：

a.采用图像采集部件接收摄像头传来的模拟信号，进行A/D转换；

b.采用格式转换部件接收图像采集部件传来的CCIR656格式的数字信号，并将之转换为CCIR601格式的数字信号；

c.采用图像压缩部件接收格式转换部件传来的数字信号，进行MPEG-4格式的压缩；

d.采用核心处理部件，对其植入uClinux操作系统和应用软件，用于接收图像压缩部件传来的MPEG-4格式的数字信号，进行处理后转发至网络。

如图3所示，图像压缩芯片IME6400的驱动程序主要包括uCLinux文件系统的接口函数、与IME6400硬件接口的函数和设备初始化的函数。

与文件系统接口的函数就是填充在File_Operation结构内的各个子函数：Ime6400_Open()，ime6400_Read()，ime6400_Ioctl()和Ime6400_Release()。

Ime6400_Interrupt()，Read32()和Write32()函数是针对硬件的接口函数。Read32()和Write32()函数用作对硬件的配置寄存器进行读取，Ime6400_Interrupt()用作读取压缩的MPEG-4码流。

设备初始化函数Ime6400_Init()函数主要完成硬件的初始化，并向内核申请登记设备号以供打开这个设备的应用程序调用。在编译内核的时候，要事先向操作系统内部登记这个函数。

如图4所示，图像传输系统的应用程序要实现存储转发的功能需要三个进程。1.生产者进程负责从图像压缩芯片IME6400内部的缓冲区提取MPEG-4码流，并将其放入内存中的视频数据缓冲区。2.消费者进程从视频数据缓冲区提取数据后进行分割打包处理，后然根据网络服务进程提供的IP地址把数据包发往远端的PC。3.网络服务进程驻留在内核中并对某个与局域网内部计算机事先约定好的网络端口进行侦听。一旦接收到传送视频数据的请求，就会把请求者的IP地址传递给消费者进程。并由消费者进程向请求者发送数据。

系统上电后，存放在核心处理部件FLASH芯片中的uCLinux操作系统自动运行，在应用程序中设置好图像采集芯片、FPGA芯片和图像压缩芯片参数；同时，存放在格式转换部件PROM中的程序自动下载到FPGA芯片中运行。

整套系统的运行流程是：视频头接收摄像头传来的模拟格式的图像信号，由图像采集部件转换为CCIR656格式的数字信号，传送至FPGA芯片。在FPGA芯片中，将CCIR656格式的数字信号转换为CCIR601格式的数字信号，并传送至图像压缩芯片。经过MPEG-4格式压缩后的图像信号传送至核心处理器，核心处理器经过一定的处理再转发至网络。