專利名稱：基于mcf5272平臺的mpeg－4圖像傳輸方法及系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種MPEG-4圖像傳輸方法即系統，尤其是一種可以在MCF5272嵌入式平臺上實現的裝置進行圖像傳輸。
背景技術：
傳統的MPEG-4圖像傳輸系統的結構是基于PC機的C/S模式。視頻服務器把存儲在存儲系統中的視頻信息以視頻流的形式通過網絡接口發送給相應的客戶，并響應客戶的交互請求，保證視頻流的連續輸出。通常的視頻服務器采用計算機主機來實現其功能，它運行在一個標準的操作系統上，如Windows系統，硬件由一系列眾多的的視頻磁盤陣列組成。但是視頻服務器的主要功能是存儲、選擇、傳送大量的數據，卻很少進行數據處理。因此，將PC機作為視頻服務器既不利于發揮PC機的主要功能，又增加了系統的成本，因為這必須提供大量的并非必須的硬件和軟件。而且，Windows操作系統的安全性相對較低，不適宜應用在對安全要求較高的場合。因此，有必要研究具有專門的功能、結構簡單、安全性高的圖像傳輸系統。

發明內容
本發明提供一種基于PC平臺的MPEG-4圖像傳輸方法及系統。該系統可以實時處理由攝像頭采集的圖像，經過MPEG-4格式的壓縮后，由以太網進行傳輸。整套系統基于嵌入式處理器平臺，結構簡單，易于維護。操作系統采用的是uCLinux，安全性較高。
為達到上述目的，本發明采用下述技術方案一種基于MCF5272平臺的MPEG-4圖像傳輸方法，其特征在于該圖像傳輸的步驟為a.采用圖像采集部件接收攝像頭傳來的模擬信號，進行A/D轉換；b.采用格式轉換部件接收圖像采集部件傳來的CCIR656格式的數字信號，并將之轉換為CCIR601格式的數字信號；c.采用圖像壓縮部件接收格式轉換部件傳來的數字信號，進行MPEG-4格式的壓縮；d.采用核心處理部件，對其植入uClinux操作系統和應用軟件，用于接收圖像壓縮部件傳來的MPEG-4格式的數字信號，進行處理后轉發至網絡。
上述的圖像傳輸系統的應用程序要實現存儲轉發功能需要生產者進程、消費者進程和網絡服務進程三個進程。
上述的應用程序的生產者進程負責從圖像壓縮芯片IME6400內部的緩沖區提取MPEG-4碼流，并將其放入內存中的視頻數據緩沖區。
上述的應用程序的消費者進程從視頻數據緩沖區提取數據后進行分割打包處理，后然根據網絡服務進程提供的IP地址把數據包發往遠端的PC。
上述的應用程序的網絡服務進程駐留在內核中并對某個與局域網內部計算機事先約定好的網絡端口進行偵聽。一旦接收到傳送視頻數據的請求，就會把請求者的IP地址傳遞給消費者進程。并由消費者進程向請求者發送數據。
一種用于權利要求1所述的基于MCF5272平臺的MPEG-4圖像傳輸方法的系統，由圖像采集部件、格式轉換部件、圖像壓縮部件、核心處理器部件和電源部件組成，其特征是圖像采集部件和圖像壓縮部件通過相應的接口電路與格式轉換部件相連，圖像壓縮部件通過相應的接口電路與核心處理部件相連，核心處理部件聯接網絡。
上述的圖像采集部件包含有圖像采集芯片、視頻采集頭。所述圖像采集芯片的型號是Philips公司的SAA7114。
上述的格式轉換部件包含有FPGA芯片、SDRAM芯片、PROM芯片。SDRAM芯片作為FPGA芯片的緩存，PROM芯片作為FPGA芯片的程序存儲器。所述FPGA芯片的型號是Xilinx公司的XC2S200，SDRAM芯片的型號是Samsung公司的K4S643232C，PROM芯片的型號是Xilinx公司的XC17S200。
上述的圖像壓縮部件包含有圖像壓縮芯片、SDRAM芯片；SDRAM芯片作為圖像壓縮芯片的緩存。所述圖像壓縮芯片的型號是InTime公司的IME6400，SDRAM芯片的型號是Samsung公司的K4S643232C。
上述的核心處理部件包含有核心處理器、SDRAM芯片、FLASH芯片、以太網物理層芯片；所述的核心處理器的型號是Motorola公司的MCF5272，SDRAM芯片的型號是HY57V643220CT，FLASH芯片的型號是AMD公司的AM29PL160CB，以太網物理層芯片的型號是Intel公司的LXT972ALC。
上述的電源部件包含有5V、3.3V、2.5V的DC-DC轉換芯片；5V的DC-DC轉換芯片的型號是LM2596-5.0，3.3V的DC-DC轉換芯片的型號是LM2596-3.3，2.5V的DC-DC轉換芯片的型號是MIC5209-2.5。
上述的圖像壓縮芯片IME6400的引腳6400_GP1作為中斷信號連接至核心處理芯片MCF5272的引腳/INT5。
本發明的有益效果是1.本發明采用嵌入式的硬件結構，保證了該圖像傳輸系統比基于PC機的系統具有更高的穩定性和可靠性，啟動速度快，無需專人管理，非常適合無人值守的環境。
2.本發明采用嵌入式操作系統，保證了圖像傳輸系統運行在一個可靠的環境之下，不受任何計算機病毒影響，安全性高。
3.本發明是一個標準的網絡設備，只需指定一個有效的IP地址，就可以與各種類型的以太網設備無縫連接，由于Internet是一個開放的網絡環境，所以無論在哪里，只要簡單地將本實用新型接入Internet，即可以通過它進行遠程監控，組網非常靈活，并且具有無限的擴展性。設備支持多種寬帶接入方式，同時它還具有體積小，使用方便的特點。
4.普通網絡圖像傳輸系統通常都需要復雜的系統，涉及到PC機、附加軟件和硬件設備。本發明無需額外的設備，價格低廉

圖1是本發明的電路工作原理框圖。
圖2是圖1示例中核心處理部件與圖像壓縮部件連接的電路原理圖。
圖3是圖1示例中圖像壓縮部件的硬件驅動程序框圖。
圖4是圖1示例中核心處理部件中應用程序框圖。
圖5是圖1示例中FPGA芯片引腳功能定義圖。
具體實施例方式
本發明的一個優選實施例是參見圖1，本基于MCF5272平臺的MPEG-4圖像傳輸系統，由圖像采集部件1、格式轉換部件2、圖像壓縮部件3、核心處理部件4、電源部件5連接構成。
上述圖像采集部件1可以包含有圖像采集芯片、視頻采集頭。所述圖像采集芯片的型號可以是Philips公司的SAA7114。
上述格式轉換部件2可以包含有FPGA芯片、SDRAM芯片、PROM芯片。SDRAM芯片可以作為FPGA芯片的緩存，PROM芯片可以作為FPGA芯片的程序存儲器。所述FPGA芯片的型號可以是Xilinx公司的XC2S200，SDRAM芯片的型號可以是Samsung公司的K4S643232C，PROM芯片的型號可以是Xilinx公司的XC17S200，參見圖5。
上述圖像壓縮部件3可以包含有圖像壓縮芯片、SDRAM芯片。SDRAM芯片可以作為圖像壓縮芯片的緩存。所述圖像壓縮芯片的型號可以是InTime公司的IME6400，SDRAM芯片的型號可以是Samsung公司的K4S643232C。
上述核心處理部件4可以包含有核心處理器、SDRAM芯片、FLASH芯片、以太網物理層芯片。所述的核心處理器的型號可以是Motorola公司的MCF5272，SDRAM芯片的型號可以是HY57V643220CT，FLASH芯片的型號可以是AMD公司的AM29PL160CB，以太網物理層芯片的型號可以是Intel公司的LXT972ALC。
上述電源部件5可以包含有5V、3.3V、2.5V的DC-DC轉換芯片。5V的DC-DC轉換芯片的型號可以是LM2596-5.0，3.3V的DC-DC轉換芯片的型號可以是LM2596-3.3，2.5V的DC-DC轉換芯片的型號可以是MIC5209-2.5。
如圖2所示，圖像壓縮芯片IME6400的引腳6400_GP1作為中斷信號連接至核心處理芯片MCF5272的引腳/INT5，當IME6400的緩存存滿后向MCF5272發出中斷信號，通知MCF5272讀取IME6400緩存中的數據。
一種基于MCF5272平臺的MPEG-4圖像傳輸方法，其特征在于該圖像傳輸的步驟為a.采用圖像采集部件接收攝像頭傳來的模擬信號，進行A/D轉換；b.采用格式轉換部件接收圖像采集部件傳來的CCIR656格式的數字信號，并將之轉換為CCIR601格式的數字信號；c.采用圖像壓縮部件接收格式轉換部件傳來的數字信號，進行MPEG-4格式的壓縮；d.采用核心處理部件，對其植入uClinux操作系統和應用軟件，用于接收圖像壓縮部件傳來的MPEG-4格式的數字信號，進行處理后轉發至網絡。
如圖3所示，圖像壓縮芯片IME6400的驅動程序主要包括uCLinux文件系統的接口函數、與IME6400硬件接口的函數和設備初始化的函數。
與文件系統接口的函數就是填充在File_Operation結構內的各個子函數Ime6400_Open()，ime6400_Read()，ime6400_Ioctl()和Ime6400_Release()。
Ime6400_Interrupt()，Read32()和Write32()函數是針對硬件的接口函數。Read32()和Write32()函數用作對硬件的配置寄存器進行讀取，Ime6400_Interrupt()用作讀取壓縮的MPEG-4碼流。
設備初始化函數Ime6400_Init()函數主要完成硬件的初始化，并向內核申請登記設備號以供打開這個設備的應用程序調用。在編譯內核的時候，要事先向操作系統內部登記這個函數。
如圖4所示，圖像傳輸系統的應用程序要實現存儲轉發的功能需要三個進程。1.生產者進程負責從圖像壓縮芯片IME6400內部的緩沖區提取MPEG-4碼流，并將其放入內存中的視頻數據緩沖區。2.消費者進程從視頻數據緩沖區提取數據后進行分割打包處理，后然根據網絡服務進程提供的IP地址把數據包發往遠端的PC。3.網絡服務進程駐留在內核中并對某個與局域網內部計算機事先約定好的網絡端口進行偵聽。一旦接收到傳送視頻數據的請求，就會把請求者的IP地址傳遞給消費者進程。并由消費者進程向請求者發送數據。
系統上電后，存放在核心處理部件FLASH芯片中的uCLinux操作系統自動運行，在應用程序中設置好圖像采集芯片、FPGA芯片和圖像壓縮芯片參數；同時，存放在格式轉換部件PROM中的程序自動下載到FPGA芯片中運行。
整套系統的運行流程是視頻頭接收攝像頭傳來的模擬格式的圖像信號，由圖像采集部件轉換為CCIR656格式的數字信號，傳送至FPGA芯片。在FPGA芯片中，將CCIR656格式的數字信號轉換為CCIR601格式的數字信號，并傳送至圖像壓縮芯片。經過MPEG-4格式壓縮后的圖像信號傳送至核心處理器，核心處理器經過一定的處理再轉發至網絡。
權利要求
1.一種基于MCF5272平臺的MPEG-4圖像傳輸方法，其特征在于該圖像傳輸的步驟為a.采用圖像采集部件接收攝像頭傳來的模擬信號，進行A/D轉換；b.采用格式轉換部件接收圖像采集部件傳來的CCIR656格式的數字信號，并將之轉換為CCIR601格式的數字信號；c.采用圖像壓縮部件接收格式轉換部件傳來的數字信號，進行MPEG-4格式的壓縮；d.采用核心處理部件，對其植入uClinux操作系統和應用軟件，用于接收圖像壓縮部件傳來的MPEG-4格式的數字信號，進行處理后轉發至網絡。
2.根據權利要求1所述的基于MCF5272平臺的MPEG-4圖像傳輸方法，其特征是圖像傳輸系統的應用程序要實現存儲轉發功能需要生產者進程、消費者進程和網絡服務進程三個進程。
3.根據權利要求2所述的基于MCF5272平臺的MPEG-4圖像傳輸方法，其特征是應用程序的生產者進程負責從圖像壓縮芯片IME6400內部的緩沖區提取MPEG-4碼流，并將其放入內存中的視頻數據緩沖區。
4.根據權利要求2所述的基于MCF5272平臺的MPEG-4圖像傳輸方法，其特征是應用程序的消費者進程從視頻數據緩沖區提取數據后進行分割打包處理，后然根據網絡服務進程提供的IP地址把數據包發往遠端的PC。
5.根據權利要求2所述的基于MCF5272平臺的MPEG-4圖像傳輸方法，其特征是應用程序的網絡服務進程駐留在內核中并對某個與局域網內部計算機事先約定好的網絡端口進行偵聽。一旦接收到傳送視頻數據的請求，就會把請求者的IP地址傳遞給消費者進程。并由消費者進程向請求者發送數據。
6.一種用于權利要求1所述的基于MCF5272平臺的MPEG-4圖像傳輸方法的系統，由圖像采集部件、格式轉換部件、圖像壓縮部件、核心處理器部件和電源部件組成，其特征是圖像采集部件和圖像壓縮部件通過相應的接口電路與格式轉換部件相連，圖像壓縮部件通過相應的接口電路與核心處理部件相連，核心處理部件聯接網絡。
7.根據權利要求6所述的基于MCF5272平臺的MPEG-4圖像傳輸方法的系統，其特征是圖像采集部件包含有圖像采集芯片、視頻采集頭。所述圖像采集芯片的型號是Philips公司的SAA7114。
8.根據權利要求6所述的基于MCF5272平臺的MPEG-4圖像傳輸方法的系統，其特征是格式轉換部件包含有FPGA芯片、SDRAM芯片、PROM芯片。SDRAM芯片作為FPGA芯片的緩存，PROM芯片作為FPGA芯片的程序存儲器。所述FPGA芯片的型號是Xilinx公司的XC2S200，SDRAM芯片的型號是Samsung公司的K4S643232C，PROM芯片的型號是Xilinx公司的XC17S200。
9.根據權利要求6所述的基于MCF5272平臺的MPEG-4圖像傳輸方法的系統，其特征是圖像壓縮部件包含有圖像壓縮芯片、SDRAM芯片；SDRAM芯片作為圖像壓縮芯片的緩存。所述圖像壓縮芯片的型號是InTime公司的IME6400，SDRAM芯片的型號是Samsung公司的K4S643232C。
10.根據權利要求6所述的基于MCF5272平臺的MPEG-4圖像傳輸方法的系統，其特征是核心處理部件包含有核心處理器、SDRAM芯片、FLASH芯片、以太網物理層芯片；所述的核心處理器的型號是Motorola公司的MCF5272，SDRAM芯片的型號是HY57V643220CT，FLASH芯片的型號是AMD公司的AM29PL160CB，以太網物理層芯片的型號是Intel公司的LXT972ALC。
11.根據權利要求6所述的基于MCF5272平臺的MPEG-4圖像傳輸方法的系統，其特征是電源部件包含有5V、3.3V、2.5V的DC-DC轉換芯片；5V的DC-DC轉換芯片的型號是LM2596-5.0，3.3V的DC-DC轉換芯片的型號是LM2596-3.3，2.5V的DC-DC轉換芯片的型號是MIC5209-2.5。
12.根據權利要求6所述的基于MCF5272平臺的MPEG-4圖像傳輸方法的系統，其特征是圖像壓縮芯片IME6400的引腳6400_GP1作為中斷信號連接至核心處理芯片MCF5272的引腳/INT5。
全文摘要
本發明涉及一種基于MCF5272平臺的MPEG－4圖像傳輸方法及系統。其系統由圖像采集部件、格式轉換部件、圖像壓縮部件、核心處理器部件和電源部件組成。其方法為1)采用圖像采集部件接收攝像頭傳來的模擬信號，進行A/D轉換；2)采用格式轉換部件接收圖像采集部件傳來的CCIR656格式的數字信號，并將之轉換為CCIR601格式的數字信號；3)采用圖像壓縮部件接收格式轉換部件傳來的數字信號，進行MPEG－4格式的壓縮；4)采用核心處理部件，對其植入uClinux操作系統和應用軟件，用于接收圖像壓縮部件傳來的MPEG－4格式的數字信號，進行處理后轉發至網絡。本發明的整套系統基于嵌入式處理平臺，結構簡單，易于操作；操作系統采用uClinux，安全性較高。
文檔編號H04N7/26GK1606353SQ20041002512
公開日2005年4月13日 申請日期2004年6月11日 優先權日2004年6月11日
發明者余成融, 蔡皓昌, 潘志浩 申請人:上海大學