1、 嵌入式 MPEG4 解码系统的设计与实现嵌入式 MPEG4 解码系统的设计与实现嵌入式系统论文 嵌入式 MPEG4 解码系统的设计与实现摘要：介绍了一种嵌入式高图像质量的 MPEC4 视频流解码系统。该系统以嵌入式 Linux 作为操作系统，采用硬解码方式，把IDE 接口设备或端口输入的 MPEC4 视频码流(ES、PS 和 TS)转换成 PALNTSC 制式的电视信号输出。重点讨论了系统控制和MPEG4 解码部分的设计。关键词：嵌入式系统 MPEG4 MIPS随着通信和技术的飞速发展，多媒体及其视频流应用越来越广泛，同时用户也对视频传输速率和图像质量有更高的要求，MPEG-4 标准适时地解
2、决了多媒体压缩存储和传输的问题。但是目前多数播放器都是在 PC 机上运行，应用范围受到很大限制。研究和开发一种嵌入式的 MPEG-4 解码系统终端具有重要的现实意义和实用价值。MPEG-4 标准是由国际运动图像专家组于 2000 年 10 月公布的一种面向多媒体应用的视频压缩标准。它采用了基于对象的压缩编码技术，在编码前首先对视频序列进行分析，从原始图像中分割出各个视频对象，然后再分别对每个视频对象的形状信息、运动信息、纹理信息单独编码，并通过比 MPEG-2 更优的运动预测和运动补偿来去除连续帧之间的时间冗余。其核心是基于内容的尺度可变性(Content-based scalability)
3、，可以对图像中各个对象分配优先级，对比较重要的对象用高的空间和时间分辩率表示，对不甚重要的对象(如监控系统的背景) 以较低的分辩率表示，甚至不显示。因此它具有自适应调配资源能力，可以实现高质量低速率的图像通信和视频传输。图 1 MPEG-4 以其高质量、低传输速率等优点已经被广泛应用到多媒体、视频会议和多媒体监控等图像传输系统中。目前国内外大部分成熟的 MPEG-4 应用均为基于 PC 层面的客户端和服务器模式，应用在嵌入式系统上的并不多，且多数嵌入式 MPEG-4 解码系统大多使用商业的嵌入式操作系统，如 FS 只读文件系统，usr 模块内容较多并需要进行读写操作，要使用支持动态擦写保存的
4、JFFS文件系统。2 系统硬件设计系统的硬件设计主要分三部分：数据源接口设计、控制系统设计和解码系统设计。数据流先要从数据源经数据源接口送至 PCI 总线，此系统数据源接口为 PCI 总线上的 PCIIDE 桥芯片和控制芯片。这部分采用通用的电路，本文不做详细介绍。21 控制系统设计控制系统调配系统资源、控制系统各个部分以及数据流的传输。主控芯片采用东芝公司的 TMPR4925XB-200。它是一款 64 位MIPS，内部集成了 NAND Flash 控制器(FlashC)、32 位 PCI 总线控制器(PCIC)、4 通道 DMA 控制器、4 通道 SDRAM 控制器(SDRAMC)、外部总
5、线控制器(EBUSC)、外部总线接口(EBUSI)以及 2 个通用串口等，并通过内部总线对它们分别进行控制。其工作主频 200MHz，处理速度快，功能强，性价比高，能很好满足嵌入式 Linux 系统的需求。图 3 MIPS 通过内部的 FlashC 和 SDRAMC 实现对外围 Flash 和 SDRAM 的控制，其中 SDRAM 的数据地址线要与外部总线控制接口(EBUSI)连接，Flash 的数据地址线连接到对应的 FlashC 的数据地址端口。MIPS 通过 PCI 总线控制器(PCIC)控制其他 PCI 接口设备，其控制原理图如图 2 所示。22 MPEG-4 解码系统设计解码系统实现
6、 MPEG-4 硬解码，将 PCI 总线传来的视频码流转换成电视信号输出。此部分关键是解码芯片选择及相关电路的设计。解码芯片采用 VpressData Input)port CDI port 还分串行和八位并行两种输入方式。解码原理图如图 3 所示。MPEG-4 视频数据流送至 VIU)存储在解码缓冲区 SDRAM 中(SDRAM 经 DMIU 连接到内部解码总线上)；再由片内精简指令集计算单元(RISC)、数字信号处理器(DSP)和VLD、IQIDCT 、MCU、dCPU 等专用微处理单元通过内部总线解码；解码后视频、音频数据分别由视频输出单元(VOU)、音频输出单元(AOU)输出，视频单元
7、输出 8 位数字 Y、C-R 、C-B 三者比为422 的 ITU-RBT 656 格式的数据。音频输出单元通过 I2S 总线输出数字音频信号，两者经过各自的数模转换器(DAC)输出模拟的电视信号。音频数模转换芯片选用 Philips 公司的 UDAl342TS 音频编解码芯片，将 I2S 总线输出的解码后的数字音频信号转换成左右声道音频模拟信号输出。视频数模转换芯片选用 Philips 公司的 SAA7129AH数字视频编码器，解码前要通过 VPEG-4 数据流的传输和解码。Linux 下的驱动开发技术已经发展成熟，嵌入式 Linux 内核的定制和移植也很普遍，本文不作详细的阐述，主要介绍解
8、码应用程序。以 IDE 硬盘文件解码为例，解码程序主要由两部分组成：主程序和解码线程程序。解码线程程序主要控制 MPEG-4 数据流的传输，先从数据源(IDE 接口硬盘)获取 MPEG-4 数据流文件，再以块的方式将数据传送至 IPS，开启 VPEG-4 数据流文件，再写入 VPEG-4 视频流解码系统，该系统采用硬解码方式实现 IDE 接口设备或端口输入的 MPEG-4 码流(ES 、PS 和 TS)转换成 PALNTSC 制式的电视信号输出。系统采用 64 位 MIPS 芯片 TM-PR4925XB-200 作为主控制器，以 VPEG-4 解码芯片；采用嵌入式 Linux 作为操作系统和模块化的 Vbps16Mbps 的 MPEG-4 码流进行解码，在码流比特率为2Mbps 时，图像的质量仍与普通 DVD 效果相似。可广泛用于 IP 电视、卫星电视、基于 MPEG-4 标准的数字电视广播系统中，应用前景十分广阔。
