专利名称：基于单片tms320dm642的快速mpeg-2的视频编码技术的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种MPEG-2实时视频编码系统，尤其涉及一种应用于快速摄像机的实时MPEG-2视频编码系统的软件优化技术，以及硬件电路原理的设计方案。
背景技术：
视频监控在现代城市交通和高速公路监控系统中扮演着主要角色；但在城市交通繁忙地段、尤其在高速公路上，抓拍车辆车牌等信息，现有普通30帧/秒的视频监控系统不能完全胜任；出现只能抓拍部分高速车辆、抓拍图像模糊不清等问题。如果视频监控系统拍照速率达到50帧/秒，则会大大提高监控效率，大幅降低甚至消除普通视频监控系统的上 述缺点。另外，在一些要求快速视频记录摄像(50-200帧/秒)应用中，例如影视慢镜头场景、科学实验录像等应用领域，要求对快速摄像信号进行实时视频编码。现有视频监控系统的视频编码器和快速视频记录仪存在以下不足
(a)基于单片TMS320C64xxDSP为核心的编码器，不能满足高速视频信号的实时编码要求；
(b)现有设备没有同时具备输出码流的标准LVDS接口和网口，以及双向UART接口，这些接口能够使编码器能够作为独立设备和配套设备。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有视频监控系统的不能实时编码高速视频信号的缺陷，提供一种基于TMS320DM642 DSP为核心的MPEG-2高速视频编码系统。本发明的目的是这样实现的
本发明提供的一种基于TMS320DM642 DSP为核心的MPEG-2高速视频编码系统的实现，包含2个方面MPEG-2算法软件优化技术和硬件电路设计实现。具体包括
基于EDMA的双缓存设计1，用于在运动估计过程中，实现计算当前宏块运动矢量与搬移下一个宏块、搜索窗数据的并行进行。利用内联函数和线性汇编技术优化C代码2。C语言级的优化还没有挖掘出C64x核潜在的运算能力，线性汇编语言是TMS320C6000系列独有的一种编程语言，介于C语言与汇编语言之间，经过汇编器优化可以得到流水化程度较高的高速并行汇编程序，编译效率接近手工汇编。MPEG-2视频编码算法的线性汇编的优化，从两个方面进行使用内联函数和利用线性汇编技术优化程序的高耗时模块。量化计算的改进3，利用C64x核专门乘法单元和查找表技术，把量化计算中的除法运算用定点乘法和移位操代替，来提高量化计算的效率。基于单片TMS320DM642的MPEG-2编码器电路原理图设计方案4，只使用一片DM642处理芯片即完成外部接口芯片的控制和数据收发，又实现了 MPEG-2实时编码算法的实现。利用DM642的视频接口 VPO外接视频解码芯片实现CVBS模拟视频信号接入；使用自带多通道带缓冲串口 McBSPO连接LVDS接口芯片，作为输出码流的高速、远距离传输接口 ；TMS320DM642自带的EMAC网口连接网络协议芯片和网络电平芯片，实现输出码流的网络传输；采用TL16C752的UART接口芯片，地址映射在CE2空间，作为UART通信接口。发明优点
基于EDMA的双缓存设计I。利用EDMA控制器在CPU后台运行的特征，在DSP内部高速SRAM上设计乒乓缓存区A和B，实现从外部慢速SDRAM搬移数据到SRAM上与在SRAM上进行运动估计的并行处理，消除因从片外搬移数据而降低程序运行速率的瓶颈。通过使用内联函数和用线性汇编改写C代码2。(I)使用内联函数C64x编译器充分利用甚长指令字结构特点针对多媒体应用提供了一些更为高效的内联函数，例如内联函数_mem8(void *ptr)允许一次完成8Byte数据的搬移操作,避免了逐个字节存取,大大提高了代码的执行效率。(2)提高代码的并行性、尽量达到理想的8条指令并行，才能充分发挥DSP强大的运算能力，这也是代码优化的目标之一。表I给出了对减预测函数进行线性 汇编改写前后所用时钟数的比较，减预测函数位于运动补偿和DCT之间，用于对每个输入8X8块与其补偿块作差以去除帧间冗余。表I线性汇编优化前后时钟数比较_
权利要求
1.一项用于快速摄像机的MPEG-2实时编码技术，包括基于EDMA的双缓存设计1，用于快速接收和缓存高速摄像机输出的高速视频信号；高耗时C模块的线性汇编优化算法2，得到流水化程度较高的高速并行汇编程序；量化计算的优化改进算法3，利用C64x核有专门的乘法单元改进量化计算中除法，提高量化计算速度；以TMS320DM642为核心的编码设备电路原理图设计4，模拟视频信号输入接口，2种可选择的视频编码流输出接口和与其他控制设备的UART接口。
2.权利要求I所述的一种基于EDMA技术的双缓存设计方案，其特征在于一个乒乓设计的两个缓冲区A和B，利用EDMA控制器在CPU后台运行特征，使缓冲区A中第n个宏块的运动估计，与第n+1个宏块和搜索窗搬移到缓存区B并行进行，使运动估计过程相当于在片内进行，消除了高速DSP内核访问片外数据的瓶颈。
3.权利要求2为MPEG-2编码程序中高耗时模块的优化方法，特征在于使用内联函数和线性汇编技术，实现编码的实时性要求。
4.权利要求3为改进的量化算法，其特征为在保证量化计算精确性的条件下，利用C64x专门的乘法单元和移位逻辑单元，优化量化计算中的除法运算，大幅降低量化计算消耗时钟数。
5.权利要求4为基于单片TMS320DM642的MPEG-2编码器电路原理图设计方案，其特征为直接接入摄像机的CVBS标准模拟信号，完成Dl格式50fps的MPEG-2视频编码；可以进行LVDS和标准IOOM网口输出编码视频流，通过UART标准串口(RS422)与其他控制设备通f目。
全文摘要
本发明是一项用于高速摄像机的MPEG-2实时编码技术，以TMS320C64XXDSP作为主要构成单元，本发明是一项面向单片TMS320DM642DSP处理器、用于快速摄像机视频信号实时编码的MPEG-2实时编码技术和编码设备。MPEG-2视频压缩算法在TMS320DM642DSP上的优化方法，包括基于EDMA的双缓存设计、线性汇编改写、改进的量化计算。实际测试结果显示，本发明的实时视频编码算法，压缩CIF(352×288，真彩色)视频速率可达200fps，压缩D1(720×576，真彩色)视频的速度可达50fps以上，满足摄像机快速摄影的实时编码需要。以TMS320DM642为核心研制了MPEG-2编码设备，以工业摄像机输出的标准视频模拟信号(CVBS)作为直接输入；考虑到网络应用和作为其他设备的配套，输出接口设计了高速LVDS和100M网口，以及双向UART通信串口。
文档编号H04N7/26GK102710941SQ20121018218
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月5日 优先权日2012年6月5日
发明者张忠伟 申请人:张忠伟