基于ML86500的网络摄像机方案设计
基于ml86500的网络摄像机方案设计
1 引 言
近年来，随着数字图像处理技术、多媒体技术、嵌入式系统软硬件技术的高速发展以及宽带网络的不断普及，视频监控已逐渐走近了人们的生活。与传统的模拟监控相比，ip视频监控克服了模拟闭路电视监控的局限性：首先，数字化视频可以在计算机网络(局域网或广域网)上传输图像数据，基本上不受距离限制，信号不易受干扰，可大幅度提高图像品质和稳定性；其次，数字视频利用现有的计算机互联网络，无须重复布线，安装方便灵活；最后，数字化存储成为可能，经过压缩的视频数据可直接存储，查询简便快捷。
目前，网络摄像机方案多数采用了cpu+dsp的组合，cpu完成控制、通讯等功能，而dsp则主要完成音频、视频信号的编码处理，但此类方案一般成本较高。本文设计的基于ml86500的网络摄像机方案具有高压缩率、低带宽占用、高图像质量以及低成本等优势。
2 系统硬件设计
2.1 硬件总体方案
网络摄像机硬件总体方案如图1所示。
网络摄像机的基本原理为：ccd传感器将光线转变成电荷，并输出cvbs模拟视频信号给视频解码芯片(tw9910)；视频解码芯片将cvbs模拟视频信号模数转换(a／d)成yuv 4：2：2格式的数字信号，并输出给视频编码芯片——ml86500；ml86500对视频信息进行编码压缩处理，生成mpeg4数据流；mpeg4数据流经rtp协议封装经过网络发送到远程客户机(pc)，远程客户机解码还原视频信息进行播放。
2.2 mpeg4实时编码器电路
ml86500是oki公司开发的实时mpeg4图像压缩(编码)处理单芯片产品，该芯片灵活运用了oki独创算法及专用加速器，低成本实现了高画质，其设计目标就是面向监视摄像机、网络摄像机等图像监控设备。因此本网络摄像机方案中的视频编码芯片选用ml86500。
ml86500内部的原理见图2。
ml86500主要技术指标：
视频编码方式：mpeg4 sp／asp；
支持的视频方式：ntsc@29.97 f／s，pal@25 f／s，vga，qvga；
数据格式：亮度信号8 b、色度信号8 b(4：2：2)；
支持隔行扫描视频(ntsc／pal)；
变换输入帧率；
码流编码模式：cbr／vbr；
外部sdram接口；
通用8／16位主机cpu接口；
电源电压：3.3 v±0.3 v(io)，1.5 v±0.15 v(core，pll)；
封装：144管脚塑料lqfp。
ml86500的实时编码器电路参见图3。
ml86500的内棱使用1.5 v电源供电，pll电路亦使用1.5 v电源供电，考虑到pll电路可能会干扰内核电路，因此pll电路通过一个π型低通滤波器供电，消除高频于扰。
ml86500使用27 mhz有源晶振作为时钟，考虑到防止27 mhz有源晶振对系统电源产生干扰，为27 mhz有源晶振的电源供电设计了π型低通滤波器。
ml86500需要外接一块32 b数据总线宽度的sdram作为数据缓存。
3 系统软件设计
3.1 软件总体方案
软件总体方案参见图4。
在本软件总体设计方案中，采用了分层模块化设计，各层之间是一种弱耦合关系，这样各功能模块独立，便于开发和维护，该系统具有良好的移植性。rtos操作系统与应用程序之间增加free os api层，减少了操作系统变更时软件移植的工作量。
tcp／ip协议栈为双协议栈，不仅支持现有的ipv4协议，而且能够支持下一代的互联网协议ipv6；提供http server功能，用户可能通过ie访问ip-camera，进行媒体播放、查看和设置参数；提供ftp功能，便于用户传输文件，进行程序升级；提供sntp功能，保证ip-camera的时间能与标准时间服务器同步；提供ddns功能，能够让用户通过动态域名方式访问ip-camera；提供sip功能，使得ip-camera能够与sip电话通信，使得视频监控更加便捷灵活；媒体数据传输采用rtp协议，保证图像的实时性；文件系统支持fat16和fat32格式。
3.2 mpeg4编码开始及停止流程
mpeg4编码开始的主要作用是按照设定的参数初始化视频解码芯片、视频编码芯片，开始视频编码，同时创建mpeg4 task，用于读取视频数据流，发送数据。
mpeg4编码停止的主要作用是停止视频解码芯片、视频编码芯片工作，停止mpeg4 task。mpeg4编码开始及停止流程图如图5所示。
mpeg4 task主要用于读取视频数据流，发送数据，其主要流程图如图6所示。mpeg4 task运行后，将等待信号量，将自己挂起。当ml86500产生一帧数据时，会产生中断，在中断服务程序中会发送信号给mpeg4 task，mpeg4 task重新运行，并且读取mpeg4视频数据流，然后使用rtp协议通过网络发送数据给客户端(pc)。
4 结 语
本方案已经过实际测试，能够支持pal／ntsc制式的视频信号输入，支持d1(n制720*480／p制720*576)、vga(640*480)、qvga(320*240)等多种分辨率输出，网络传输带宽支持20 kb／s～6 mb／s，低成本实现了高画质，并且图像实时性好，可广泛应用于仓库、商场、交通、家庭等多种视频监控场合，非常具有市场竞争力。
传感器在物联网产业中的作用
中信建投：海尔智家预计利润增46.57%，引领行业下一个十年
云计算推动移动警务新台阶“云+端”塑造数据公安
发展智慧城市，物联网还有哪些路要走？
电科网安亮相首届工业和信息化领域商用密码应用峰会
基于ML86500的网络摄像机方案设计
FPC上进行贴装基础知识
5nm的晶体管会是什么样？
中国网络安全产业迈入新台阶
什么是磁滞回线_磁滞回线的应用
10.9.4 飞秒激光技术∈《集成电路产业全书》
小型超声波清洗棒用于自动化清洗设备
坚持以客户需求为导向 高云半导体推出两款集成大容量DRAM的FPGA芯片
看联发科技如何推动中国WCDMA发展
LED和手机双轮驱动 蓝宝石进入景气周期
交换机如何工作?三种交换技术
OPPO Find9渲染图又来了：我才是今年国产第一旗舰！
与非门组成水位计线路图
光耦合器的工作原理/类型/工作模式/作用/应用
如何对MAX22007可配置模拟输出进行编程
1 引 言
近年来，随着数字图像处理技术、多媒体技术、嵌入式系统软硬件技术的高速发展以及宽带网络的不断普及，视频监控已逐渐走近了人们的生活。与传统的模拟监控相比，ip视频监控克服了模拟闭路电视监控的局限性：首先，数字化视频可以在计算机网络(局域网或广域网)上传输图像数据，基本上不受距离限制，信号不易受干扰，可大幅度提高图像品质和稳定性；其次，数字视频利用现有的计算机互联网络，无须重复布线，安装方便灵活；最后，数字化存储成为可能，经过压缩的视频数据可直接存储，查询简便快捷。
目前，网络摄像机方案多数采用了cpu+dsp的组合，cpu完成控制、通讯等功能，而dsp则主要完成音频、视频信号的编码处理，但此类方案一般成本较高。本文设计的基于ml86500的网络摄像机方案具有高压缩率、低带宽占用、高图像质量以及低成本等优势。
2 系统硬件设计
2.1 硬件总体方案
网络摄像机硬件总体方案如图1所示。
网络摄像机的基本原理为：ccd传感器将光线转变成电荷，并输出cvbs模拟视频信号给视频解码芯片(tw9910)；视频解码芯片将cvbs模拟视频信号模数转换(a／d)成yuv 4：2：2格式的数字信号，并输出给视频编码芯片——ml86500；ml86500对视频信息进行编码压缩处理，生成mpeg4数据流；mpeg4数据流经rtp协议封装经过网络发送到远程客户机(pc)，远程客户机解码还原视频信息进行播放。
2.2 mpeg4实时编码器电路
ml86500是oki公司开发的实时mpeg4图像压缩(编码)处理单芯片产品，该芯片灵活运用了oki独创算法及专用加速器，低成本实现了高画质，其设计目标就是面向监视摄像机、网络摄像机等图像监控设备。因此本网络摄像机方案中的视频编码芯片选用ml86500。
ml86500内部的原理见图2。
ml86500主要技术指标：
视频编码方式：mpeg4 sp／asp；
支持的视频方式：ntsc@29.97 f／s，pal@25 f／s，vga，qvga；
数据格式：亮度信号8 b、色度信号8 b(4：2：2)；
支持隔行扫描视频(ntsc／pal)；
变换输入帧率；
码流编码模式：cbr／vbr；
外部sdram接口；
通用8／16位主机cpu接口；
电源电压：3.3 v±0.3 v(io)，1.5 v±0.15 v(core，pll)；
封装：144管脚塑料lqfp。
ml86500的实时编码器电路参见图3。
ml86500的内棱使用1.5 v电源供电，pll电路亦使用1.5 v电源供电，考虑到pll电路可能会干扰内核电路，因此pll电路通过一个π型低通滤波器供电，消除高频于扰。
ml86500使用27 mhz有源晶振作为时钟，考虑到防止27 mhz有源晶振对系统电源产生干扰，为27 mhz有源晶振的电源供电设计了π型低通滤波器。
ml86500需要外接一块32 b数据总线宽度的sdram作为数据缓存。
3 系统软件设计
3.1 软件总体方案
软件总体方案参见图4。
在本软件总体设计方案中，采用了分层模块化设计，各层之间是一种弱耦合关系，这样各功能模块独立，便于开发和维护，该系统具有良好的移植性。rtos操作系统与应用程序之间增加free os api层，减少了操作系统变更时软件移植的工作量。
tcp／ip协议栈为双协议栈，不仅支持现有的ipv4协议，而且能够支持下一代的互联网协议ipv6；提供http server功能，用户可能通过ie访问ip-camera，进行媒体播放、查看和设置参数；提供ftp功能，便于用户传输文件，进行程序升级；提供sntp功能，保证ip-camera的时间能与标准时间服务器同步；提供ddns功能，能够让用户通过动态域名方式访问ip-camera；提供sip功能，使得ip-camera能够与sip电话通信，使得视频监控更加便捷灵活；媒体数据传输采用rtp协议，保证图像的实时性；文件系统支持fat16和fat32格式。
3.2 mpeg4编码开始及停止流程
mpeg4编码开始的主要作用是按照设定的参数初始化视频解码芯片、视频编码芯片，开始视频编码，同时创建mpeg4 task，用于读取视频数据流，发送数据。
mpeg4编码停止的主要作用是停止视频解码芯片、视频编码芯片工作，停止mpeg4 task。mpeg4编码开始及停止流程图如图5所示。
mpeg4 task主要用于读取视频数据流，发送数据，其主要流程图如图6所示。mpeg4 task运行后，将等待信号量，将自己挂起。当ml86500产生一帧数据时，会产生中断，在中断服务程序中会发送信号给mpeg4 task，mpeg4 task重新运行，并且读取mpeg4视频数据流，然后使用rtp协议通过网络发送数据给客户端(pc)。
4 结 语
本方案已经过实际测试，能够支持pal／ntsc制式的视频信号输入，支持d1(n制720*480／p制720*576)、vga(640*480)、qvga(320*240)等多种分辨率输出，网络传输带宽支持20 kb／s～6 mb／s，低成本实现了高画质，并且图像实时性好，可广泛应用于仓库、商场、交通、家庭等多种视频监控场合，非常具有市场竞争力。
传感器在物联网产业中的作用
中信建投：海尔智家预计利润增46.57%，引领行业下一个十年
云计算推动移动警务新台阶“云+端”塑造数据公安
发展智慧城市，物联网还有哪些路要走？
电科网安亮相首届工业和信息化领域商用密码应用峰会
基于ML86500的网络摄像机方案设计
FPC上进行贴装基础知识
5nm的晶体管会是什么样？
中国网络安全产业迈入新台阶
什么是磁滞回线_磁滞回线的应用
10.9.4 飞秒激光技术∈《集成电路产业全书》
小型超声波清洗棒用于自动化清洗设备
坚持以客户需求为导向 高云半导体推出两款集成大容量DRAM的FPGA芯片
看联发科技如何推动中国WCDMA发展
LED和手机双轮驱动 蓝宝石进入景气周期
交换机如何工作?三种交换技术
OPPO Find9渲染图又来了：我才是今年国产第一旗舰！
与非门组成水位计线路图
光耦合器的工作原理/类型/工作模式/作用/应用
如何对MAX22007可配置模拟输出进行编程