音視頻數(shù)據(jù)采集接口電路設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及采集系統(tǒng)的接口電路設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，具體是一種音視頻數(shù)據(jù)采集接口電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)?？蓪?shí)現(xiàn)對(duì)壓縮后的音頻和視頻數(shù)據(jù)的FPGA緩存和PCI總線傳輸。
【背景技術(shù)】
[0002]音視頻數(shù)據(jù)采集是當(dāng)今非常流行的流媒體技術(shù)，流媒體技術(shù)顧名思義就是將采集到的視頻或者音頻信息通過數(shù)字化壓縮等方式形成流文件的格式。此格式一般用來傳輸或者存儲(chǔ)信息文件，需要時(shí)按照一定的方式將流媒體文件播放出來。這其中涉及到很多的技術(shù):包括音視頻的采集及量化、顏色空間轉(zhuǎn)換、模數(shù)轉(zhuǎn)換、音視頻壓縮、音視頻打包、音視頻同步?？傮w而言基于這些技術(shù)的音視頻壓縮已經(jīng)發(fā)展的十分成熟，因此對(duì)于音視頻壓縮數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸就顯得尤為重要。并且針對(duì)具體的項(xiàng)目還要設(shè)計(jì)專門的緩存器和接口電路來配合相關(guān)的音視頻數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
[0003]—般的音視頻數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)針對(duì)固定的視頻制式、視頻幀率，而遇到制式發(fā)生變化、P/Ι幀比率變化、幀率變化等情況，這樣的接口電路就不能滿足音視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰蛟斐少Y源浪費(fèi)，或不能適應(yīng)高速的速率傳輸要求，因此設(shè)計(jì)專用的緩存器及接口電路是非常迫切也是必要的。
[0004]TI公司自2008年推出Davici系列芯片以來，對(duì)于音視頻數(shù)據(jù)的采集及網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)呐奈撮g斷，不斷有新的芯片及技術(shù)更新。DM365屬于技術(shù)和使用較為成熟的音視頻壓縮技術(shù)芯片，這一達(dá)芬奇系列芯片在視頻監(jiān)控、信息采集等方面發(fā)揮著重要的作用。
[0005]國內(nèi)外針對(duì)這一系列芯片的設(shè)計(jì)也存在很多，但其價(jià)格一般過高，并且開發(fā)技術(shù)的不透明性，使用者購買后進(jìn)行后續(xù)開發(fā)的難度很大。TI公司在中國的合作商合眾達(dá)、瑞泰等公司，雖然都推出了基于達(dá)芬奇技術(shù)的開發(fā)板，但只是提供了個(gè)別的壓縮例程，不能用做音視頻壓縮的成熟設(shè)計(jì)。我國在這方面還沒有形成大規(guī)模的應(yīng)用案例，尤其在軍工方面，主要是因?yàn)殛P(guān)鍵技術(shù)都掌握在外國的一些大信號(hào)處理公司，離正式大規(guī)模生產(chǎn)還存在很大差距。
[0006]針對(duì)壓縮數(shù)據(jù)的傳輸和存儲(chǔ)因輸入輸出接口不同，設(shè)計(jì)也存在很大差別，需要針對(duì)現(xiàn)實(shí)情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，以滿足特定的要求。
[0007]本發(fā)明針對(duì)項(xiàng)目中遇到的特定的PCI總線，設(shè)計(jì)專用的接口電路，通過對(duì)功能配置信息緩存器、管道配置信息緩存器、壓縮數(shù)據(jù)雙級(jí)緩存器的設(shè)計(jì)，完成了對(duì)DSP功能配置信息傳輸、管道配置信息傳輸、壓縮數(shù)據(jù)雙級(jí)緩存和廣播時(shí)間信息傳輸?shù)墓ぷ鳌?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的就是提供一種適應(yīng)不同視頻制式、P/Ι幀比率、幀率、不同數(shù)據(jù)速率傳輸要求的、誤碼率低的音視頻數(shù)據(jù)采集接口電路，這種電路可以應(yīng)用在各種速率變化的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。
[0009]本發(fā)明是一種音視頻數(shù)據(jù)采集接口電路設(shè)計(jì)方法，其特征在于，不僅在音視頻數(shù)據(jù)采集輸出端設(shè)計(jì)有與采集輸出端連接的數(shù)據(jù)壓縮單元，并且采用FPGA構(gòu)成信息緩存和傳輸模塊，此緩存區(qū)模塊通過SPI單向通信總線和EMIF雙向通信總線與數(shù)據(jù)壓縮單元連接，通過PCI總線與上位機(jī)連接;在FPGA內(nèi)部設(shè)計(jì)有功能配置信息緩存區(qū)、管道配置信息緩存區(qū)、廣播時(shí)間緩存區(qū)和壓縮數(shù)據(jù)雙級(jí)緩存區(qū)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)可變速率的音視頻數(shù)據(jù)緩存與傳輸。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0011]1.設(shè)計(jì)了一種適應(yīng)不同視頻制式、P/Ι幀比率、幀率的音視頻數(shù)據(jù)采集接口電路，可通過上位機(jī)設(shè)置視頻制式、P/Ι幀比率、幀率，并依此將配置信息寫入功能配置信息緩存區(qū)和管道配置緩存區(qū)中。
[0012]2.設(shè)計(jì)了FIFO-RAM雙級(jí)緩存器，并在FIFO中加入計(jì)數(shù)器，控制每一次從FIFO中讀出的數(shù)據(jù)量，此數(shù)據(jù)量的大小隨管道配置數(shù)據(jù)而改變。并且根據(jù)計(jì)數(shù)器控制FIFO到RAM的開啟使能，避免FIFO無數(shù)據(jù)發(fā)出時(shí)RAM讀取空數(shù)據(jù)。
[0013]3.由于FIFO到RAM的特殊設(shè)計(jì)，RAM需對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行特定地址的存儲(chǔ)，而不需提供額外的地址線。
[0014]3.在第二級(jí)緩存器中，需對(duì)兩個(gè)RAM緩存器進(jìn)行切換，根據(jù)小周期信號(hào)的脈沖特性，設(shè)計(jì)輸入輸出選擇開關(guān)，加入D觸發(fā)器，利用每一次小周期信號(hào)到來時(shí)輸出翻轉(zhuǎn)的特性，控制第二級(jí)緩存器的交替輸入和輸出。
[0015]4.廣播時(shí)間信息的傳輸需和DSP的SPI接口連接，但SPI為串行接口，故設(shè)計(jì)串_并_串的傳輸接口，通過串行接口讀入地址，對(duì)多個(gè)地址內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行串行輸出。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的音視頻壓縮編碼傳輸方案的總體流程圖；
[0017]圖2為本發(fā)明中功能配置信息緩存區(qū)設(shè)計(jì)圖；
[0018]圖3為本發(fā)明中管道配置信息緩存區(qū)設(shè)計(jì)圖；
[0019]圖4為本發(fā)明中廣播時(shí)間信息緩存區(qū)設(shè)計(jì)圖；
[0020]圖5為本發(fā)明中壓縮數(shù)據(jù)雙級(jí)緩存區(qū)設(shè)計(jì)圖；
[0021 ]圖6為本發(fā)明中功能配置信息緩存區(qū)仿真結(jié)果圖；
[0022]圖7為本發(fā)明中管道配置信息緩存區(qū)仿真結(jié)果圖；
[0023]圖8為本發(fā)明中壓縮數(shù)據(jù)雙級(jí)緩存區(qū)仿真結(jié)果圖；
[0024]圖9為本發(fā)明中廣播時(shí)間信息緩存區(qū)仿真結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的作詳細(xì)描述。
[0026]國內(nèi)外針對(duì)音視頻數(shù)據(jù)采集的設(shè)計(jì)也存在很多方案，但其價(jià)格一般過高，并且開發(fā)技術(shù)的不透明性，使用者購買后進(jìn)行后續(xù)開發(fā)的難度很大。TI公司在中國的合作商合眾達(dá)、瑞泰等公司，雖然都推出了基于達(dá)芬奇技術(shù)的開發(fā)板，但只是提供了個(gè)別的壓縮例程，不能用做音視頻壓縮的成熟設(shè)計(jì)。我國在這方面還沒有形成大規(guī)模的應(yīng)用案例，尤其在軍工方面，主要是因?yàn)殛P(guān)鍵技術(shù)都掌握在外國的一些大信號(hào)處理公司，離正式大規(guī)模生產(chǎn)還存在很大差距。并且針對(duì)壓縮數(shù)據(jù)的傳輸和存儲(chǔ)因輸入輸出接口不同，設(shè)計(jì)也存在很大差另IJ，許多場合需要針對(duì)現(xiàn)實(shí)情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，以滿足特定的要求。本發(fā)明正是為此展開的研究與開發(fā)。
[0027]實(shí)施例1
[0028]本發(fā)明是一種音視頻數(shù)據(jù)采集接口電路設(shè)計(jì)方法，同時(shí)提供了適應(yīng)不同視頻制式、P/Ι幀比率、幀率的音視頻數(shù)據(jù)采集接口電路，本發(fā)明對(duì)音視頻采集系統(tǒng)方案進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，然后分別對(duì)配置信息緩存器、壓縮數(shù)據(jù)緩存器和廣播時(shí)間信息緩存器進(jìn)行設(shè)計(jì)。參見圖1，先通過攝像頭采集到的RGB模擬視頻流，傳入視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片中做采樣處理，再傳入數(shù)據(jù)壓縮單元中，在其中完成色彩空間轉(zhuǎn)變，由此完成模擬視頻的采樣工作，視頻流由模擬視頻轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻。通過MIC采集到原始聲音傳入音頻模數(shù)轉(zhuǎn)換中進(jìn)行采樣處理，由模擬聲音變?yōu)閿?shù)字聲音，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)壓縮單元中，等待下一步壓縮。接著數(shù)據(jù)壓縮單元對(duì)音視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮、打包形成TS流。一般情況下，視頻制式、P/Ι幀比率、幀率固定，則可直接將TS流傳入到上位機(jī)中，但本發(fā)明針對(duì)視頻制式、P/1幀比率、幀率的變化及其變化情況均加以考慮，不僅在音視頻數(shù)據(jù)采集輸出端設(shè)計(jì)有與采集輸出端連接的數(shù)據(jù)壓縮單元，并且采用FPGA構(gòu)成信息緩存和傳輸模塊，此緩存區(qū)模塊通過SPI單向通信總線和EMIF雙向通信總線與數(shù)據(jù)壓縮單元連接，通過PCI總線與上位機(jī)連接。在