基于MB86390编码器和MPC860T处理器实现嵌入式图像压缩系统的设计
图像实时监控设备有模拟和数字两类｡数字监控设备由于便于压缩､存储､传输，在近年来逐渐替代了模拟监控设备｡数字监控设备的核心技术在于图像压缩编码设备，目前成熟的实时数字图像编码器基本上基于mpeg-1压缩标准，且大多数为pci接口｡就mpeg-1而言，当初专家组制定时规定的原始图像分辨率较低，ntsc:352×240，pal:253×288，解码后其质量与vhs相当，在很多场合已经不能满足系统的需要｡mpeg-2压缩标准规定的图像分辨率相对高得多，ntsc:704×480，pal:704×576｡对于基于pci接口的压缩板卡而言，实施的复杂性是显而易见的，必须借助计算机才能实现其功能，这种应用有时会受制于现场环境，而且对系统的成本和可靠性也大为不利｡随着技术的日益发展，一方面，很多公司推出了基于mpeg-2m压缩标准的单片codec，如ibm､c-cube､icompression､fujitsu;另一方面，随着嵌入式微处理器和os的发展，嵌入式系统也具有了强大的处理功能，如网络通信､图像处理等｡在这种背景下设计了以下的嵌入式图像压缩系统｡
1 系统框架
系统主体框图如图1，主要分两部分：一部分以fujitsu的mb86390芯片为主实现图像实时压缩编码｡该部分输入模拟视频､音频，经过视频a/d芯片saa7113､音频a/d芯片pcm1800数字化后送至mb86390实现mpeg-2压缩，输出ts传输流，并且提供串行通信总线与mpc860t完成通信｡另一部分是以mpc860t为主的通信电路设计，主要实现与mb86390输出的ts传输流的接口，完成ts传输流在快速以太网上的传送，与视频服务器的通信，提供通信口实现与mb86390芯片通信和对云台的控制｡
2 图像压缩部分设计
2.1 mb86390编码器的介绍
该芯片框图如图2｡该芯片内嵌32bitrisc处理器，主要完成实时压缩编码，在片内实现mpeg2 mp@ml级视频编码，遵循iso/iec13818-2标准，最大编码速率达15mbps;实现mpeg layer1/2音频编码，遵循iso/iec11172-3标准，最大编码速率达448kbps;同时遵循iso/iec13818-1标准实现系统数据复用，能输出pes､ps､ts流可选，并能根据系统所提供的带宽输出最大速率20mbps｡数字化后视频输入数据为8位，可以为d1格式或者y/c复用输入格式｡音频的取样率支持32khz､44.1khz和48khz可选｡码流输出通过8位并口，可同步或者异步握手输出，或通过dma方式传送至sdram｡该芯片还提供了丰富的api接口，可以对许多参数进行设置，如视频输入格式､音频采样率､编码后的各种pid､平均码率等｡
2.2 电路设计
该部分电路主要完成 mb86390与视音频a/d的连接｡mb86390基本上能与大多数芯片直接联接｡在本设计中，选用saa7113作为视频a/d｡由于mb86390为其提供i2c总线接口，而且其初始化等操作能通过mb86390完成，相应的连线也比较方便;对于mb86390与音频a/d接口可以通过主从两种方式实现，即由mb86390提供数据与左右声道接口时钟，或者由音频a/d来提供｡但是必须注意系统编码的时钟必须与接口数据时钟同步，在这里使用ti公司的pll1705锁相环实现时钟同步｡图3给出了这部分信号连接的电路｡
3 接口通信部分设计
3.1 mpc860t网络通信处理器介绍
mpc860是motorola公司继mc68360后推出的新一代通信处理器，内部包括三部分：powerpc core模块､系统接口单元模块（siu）､通信处理模块（cpm）｡powerpc是主处理单元，包括cache和内存管理单元，在40mhz时钟下能达到52mips的处理能力｡系统接口单元主要完成内部总线与外部总线的接口，也提供一些其它功能，如总线检测､软件看门狗､多个定时器､pcmcia接口等｡通信处理模块是该芯片的核心，其内部还嵌入了一个risc｡因而mpc860从某种意义上说，是一种双处理器结构｡该模块集成了4个串行通信控制器（scc）､2个串行管理单元（smc）､一个串行外设单元（spi）､一个i2c总线接口单元｡
串行通信控制器（scc）根据型号不同集成多种功能，如以太网控制器､hdlc控制器等;它还能实现多通道hdlc控制器，例如：提供t1/e1接口，对在t1/e1中的每个时隙分别实现hdlc通信，如交换机中的7号信令处理｡串行管理单元（smc）的功能相对弱一些，一般用来实现uart｡串行外设单元（spi）用来实现与spi总线通信｡i2c总线接口支持主从模式，与具有i2c总线的器件单元进行通信｡通信处理模块（cpm）中还含有4个独立的波特率发生器，可以被连接到串行通信控制器（scc）和串行管理单元｡除了这些处理通信协议的功能外，通信处理模块（cpm）还具有多个独立的dma通道，进一步提高cpm的处理效率｡
3.2 电路设计
本mpc860t系统中选用了256kb的eprom､128mb的sdram，与以太网的接口器件选用level one公司的lxt971a｡该电路比较常见，引脚处理比较固定，故本文不再赘述｡这里着重讨论mpc860t与mb86390之间的电路设计｡在本设计中，需要mb86390芯片8位并口输出ts流｡mb86390的8位并行输出口具有两种功能：当xerror脚为高时，并行口输出正常的压缩码流，其异步接口时序如图4;当xerror脚为低时，并行口上输出的是mb86390的错误报告｡这样使电路设计相对复杂些｡本设计方法是当xerror变低时，使其对mpc860t产生中断，同时将stdata口连接到mpc860t上空余的通用i/o脚上，根据中断后读其不同的值来实现软件相应的操作;当xerror脚为高时，使用fifo实现与mb86390之间的数据接口，在本设计中，选用idt公司idt72v02，512×9bit异步fifo｡在fifo的写入端，根据sten和stdata及fifo的时序图，可以直接连接;在fifo的读出端，使用中断操作，即当fifo中数据达到半满时，给mpc860t一个中断，然后mpc860t连续读取fifo中的一段数据｡该部分的主要接口电路如图5｡
4 应用
本系统用途广，最常见的应用是用于需要高质量图像的网络监控，如小区安防､海关､银行等｡用户不必再象基于pci的系统那样，增添一个监控处就要放置一台计算机，或者加长模拟视频传输电缆，只要将本设备接入以太网络就可以了，而且网络上的任何一台计算机可以监测到图像，如图6所示｡如接入atm网络，宽带sdh支持，用户在远端还可以通过网络监测｡这样当发生紧急情况时，远端报警中心可以实时地观察到高质量图像｡ 显然，随着嵌入式技术和图像压缩技术的发展､通信技术的进步，可以预见，将会有更多的图像压缩芯片和更高处理能力的嵌入式处理器出现，开发嵌入式的网络图像通信产品将会是一种必然趋势｡本设计产品集成度高，图像质量比较好，具有较高的实用价值和较广阔的市场前景｡
接地线施工的要求
高压连接器电磁屏蔽测试的三同轴法
降本增效：Grab如何在云上将Kafka消费者流量成本降到零
区块链被广泛的采用还存在着六个重大的挑战
区块链即将开启分布式商业革命
基于MB86390编码器和MPC860T处理器实现嵌入式图像压缩系统的设计
PVDF压电传感器将心音振动信号转换为微弱电信号
能耗制动的工作原理_能耗制动的优缺点
氧气检测仪的量程应该如何选择？-欧森杰
分析LEC在IC设计中的重要性和应用
超低抖动时钟合成器的设计挑战
广立微EDA软件包括测试芯片的自动化设计软件
5G为国庆盛典和黄金周带来了什么？
一场城市之间的自动驾驶之战，正愈演愈烈
5G也是一场竞赛
14nm的Ryzen终于要来了！最晚3月发布
华为能突破美国封锁，打破谷歌苹果生态垄断吗？
无人驾驶的蔚来电动汽车创纪录
综合布线工程的验收和鉴定
FPGA上的跳频无线电与数字视频缩放
1 系统框架
系统主体框图如图1，主要分两部分：一部分以fujitsu的mb86390芯片为主实现图像实时压缩编码｡该部分输入模拟视频､音频，经过视频a/d芯片saa7113､音频a/d芯片pcm1800数字化后送至mb86390实现mpeg-2压缩，输出ts传输流，并且提供串行通信总线与mpc860t完成通信｡另一部分是以mpc860t为主的通信电路设计，主要实现与mb86390输出的ts传输流的接口，完成ts传输流在快速以太网上的传送，与视频服务器的通信，提供通信口实现与mb86390芯片通信和对云台的控制｡
2 图像压缩部分设计
2.1 mb86390编码器的介绍
该芯片框图如图2｡该芯片内嵌32bitrisc处理器，主要完成实时压缩编码，在片内实现mpeg2 mp@ml级视频编码，遵循iso/iec13818-2标准，最大编码速率达15mbps;实现mpeg layer1/2音频编码，遵循iso/iec11172-3标准，最大编码速率达448kbps;同时遵循iso/iec13818-1标准实现系统数据复用，能输出pes､ps､ts流可选，并能根据系统所提供的带宽输出最大速率20mbps｡数字化后视频输入数据为8位，可以为d1格式或者y/c复用输入格式｡音频的取样率支持32khz､44.1khz和48khz可选｡码流输出通过8位并口，可同步或者异步握手输出，或通过dma方式传送至sdram｡该芯片还提供了丰富的api接口，可以对许多参数进行设置，如视频输入格式､音频采样率､编码后的各种pid､平均码率等｡
2.2 电路设计
该部分电路主要完成 mb86390与视音频a/d的连接｡mb86390基本上能与大多数芯片直接联接｡在本设计中，选用saa7113作为视频a/d｡由于mb86390为其提供i2c总线接口，而且其初始化等操作能通过mb86390完成，相应的连线也比较方便;对于mb86390与音频a/d接口可以通过主从两种方式实现，即由mb86390提供数据与左右声道接口时钟，或者由音频a/d来提供｡但是必须注意系统编码的时钟必须与接口数据时钟同步，在这里使用ti公司的pll1705锁相环实现时钟同步｡图3给出了这部分信号连接的电路｡
3 接口通信部分设计
3.1 mpc860t网络通信处理器介绍
mpc860是motorola公司继mc68360后推出的新一代通信处理器，内部包括三部分：powerpc core模块､系统接口单元模块（siu）､通信处理模块（cpm）｡powerpc是主处理单元，包括cache和内存管理单元，在40mhz时钟下能达到52mips的处理能力｡系统接口单元主要完成内部总线与外部总线的接口，也提供一些其它功能，如总线检测､软件看门狗､多个定时器､pcmcia接口等｡通信处理模块是该芯片的核心，其内部还嵌入了一个risc｡因而mpc860从某种意义上说，是一种双处理器结构｡该模块集成了4个串行通信控制器（scc）､2个串行管理单元（smc）､一个串行外设单元（spi）､一个i2c总线接口单元｡
串行通信控制器（scc）根据型号不同集成多种功能，如以太网控制器､hdlc控制器等;它还能实现多通道hdlc控制器，例如：提供t1/e1接口，对在t1/e1中的每个时隙分别实现hdlc通信，如交换机中的7号信令处理｡串行管理单元（smc）的功能相对弱一些，一般用来实现uart｡串行外设单元（spi）用来实现与spi总线通信｡i2c总线接口支持主从模式，与具有i2c总线的器件单元进行通信｡通信处理模块（cpm）中还含有4个独立的波特率发生器，可以被连接到串行通信控制器（scc）和串行管理单元｡除了这些处理通信协议的功能外，通信处理模块（cpm）还具有多个独立的dma通道，进一步提高cpm的处理效率｡
3.2 电路设计
本mpc860t系统中选用了256kb的eprom､128mb的sdram，与以太网的接口器件选用level one公司的lxt971a｡该电路比较常见，引脚处理比较固定，故本文不再赘述｡这里着重讨论mpc860t与mb86390之间的电路设计｡在本设计中，需要mb86390芯片8位并口输出ts流｡mb86390的8位并行输出口具有两种功能：当xerror脚为高时，并行口输出正常的压缩码流，其异步接口时序如图4;当xerror脚为低时，并行口上输出的是mb86390的错误报告｡这样使电路设计相对复杂些｡本设计方法是当xerror变低时，使其对mpc860t产生中断，同时将stdata口连接到mpc860t上空余的通用i/o脚上，根据中断后读其不同的值来实现软件相应的操作;当xerror脚为高时，使用fifo实现与mb86390之间的数据接口，在本设计中，选用idt公司idt72v02，512×9bit异步fifo｡在fifo的写入端，根据sten和stdata及fifo的时序图，可以直接连接;在fifo的读出端，使用中断操作，即当fifo中数据达到半满时，给mpc860t一个中断，然后mpc860t连续读取fifo中的一段数据｡该部分的主要接口电路如图5｡
4 应用
本系统用途广，最常见的应用是用于需要高质量图像的网络监控，如小区安防､海关､银行等｡用户不必再象基于pci的系统那样，增添一个监控处就要放置一台计算机，或者加长模拟视频传输电缆，只要将本设备接入以太网络就可以了，而且网络上的任何一台计算机可以监测到图像，如图6所示｡如接入atm网络，宽带sdh支持，用户在远端还可以通过网络监测｡这样当发生紧急情况时，远端报警中心可以实时地观察到高质量图像｡ 显然，随着嵌入式技术和图像压缩技术的发展､通信技术的进步，可以预见，将会有更多的图像压缩芯片和更高处理能力的嵌入式处理器出现，开发嵌入式的网络图像通信产品将会是一种必然趋势｡本设计产品集成度高，图像质量比较好，具有较高的实用价值和较广阔的市场前景｡
接地线施工的要求
高压连接器电磁屏蔽测试的三同轴法
降本增效：Grab如何在云上将Kafka消费者流量成本降到零
区块链被广泛的采用还存在着六个重大的挑战
区块链即将开启分布式商业革命
基于MB86390编码器和MPC860T处理器实现嵌入式图像压缩系统的设计
PVDF压电传感器将心音振动信号转换为微弱电信号
能耗制动的工作原理_能耗制动的优缺点
氧气检测仪的量程应该如何选择？-欧森杰
分析LEC在IC设计中的重要性和应用
超低抖动时钟合成器的设计挑战
广立微EDA软件包括测试芯片的自动化设计软件
5G为国庆盛典和黄金周带来了什么？
一场城市之间的自动驾驶之战，正愈演愈烈
5G也是一场竞赛
14nm的Ryzen终于要来了！最晚3月发布
华为能突破美国封锁，打破谷歌苹果生态垄断吗？
无人驾驶的蔚来电动汽车创纪录
综合布线工程的验收和鉴定
FPGA上的跳频无线电与数字视频缩放