嵌入式网络视频服务器的设计

3.1.4  存储系统设计

MPC860T的存储控制器最多可以控制8个存储体或外围设备，支持GPCM (general purpose chip select machine)和UPM(User programmable machines)两种方式，可提供与SRAM，EPROM，FLASH，DRAM，SDRAM等设备的无缝连接。GPCM提供与EPROM，SRAM，FLASH以及其他的外设的无缝连接，UPM则常常用于SDRAM以及猝发式SRAM的控制与连接。Flash存储器是一种电可擦除、可重写的存储设备。Bootrom Flash采用512Kbyte的SST39VF040。Bootrom主要作用是引导及初始化CPU，以及引导单板程序。BSP（Board Support Package）就是烧写在Bootrom里的。MPC860T复位之后自动使/CS0有效，故Bootrom的片选信号为/CS0。程序Flash主要是存放网络协议、应用程序、配置监控程序。采用4Mbyte的程序Flash，片选信号为/CS1。

考虑存储容量、功耗等因素，数据存储器多选高速动态随机存储器SDRAM。Micron公司生产的MT48LC4M16A2作为SDRAM芯片，组织形式为1M X 4 bank X 16位，总容量为64Mbit，采用3.3V供电，支持的最高频率为133MHz。由于其数据总线为16位，因此系统选用两片并联构成32位。SDRAM与MPC860T的连接框图如图4所示。

图4  SDRAM与MPC860T的连接框图

SDRAM的CLK信号由MPC860T的输出时钟CLKOUT驱动，/WE、/RAS和/CAS信号分别由UPMA的GPLA1～GPLA3产生。SDRAM的A10引脚要复用于SDRAM的刷新控制，因而必须与GPLAO相连（由于不方便连线图中未画出），因为MPC860T的GPLAO可以通过编程实现控制信号与地址信号的复用。MT48LC4M16A2内部有12条行地址和8条列地址，行地址为高位地址，列地址为低位地址，而外部仅有12条地址信号A0～A11。这就需要对UPM对地址进行复用。MPC860T支持内部地址复用，可以通过UPM的RAM字中的AMX位进行配置，同时将OR寄存器中的SAM位同时进行配置。相关寄存器配置为：BR2＝Ox0000081，说明：32位宽，无奇偶校验，无写保护，选择UPMA，基地址00000000；OR2＝OxFF000A00，说明：16Mbyte容量，地址复用。

3.2  网络接口

经压缩的视频流由MPC860T封装成IP包后，通过网络接口送入Internet。采用MPC860T的FEC（Fast Ethernet Controller）加上物理层芯片以及脉冲变压器构造一个10/100M以太网接口，由此实现上述功能。FEC提供一个标准的MII接口，MPC860T主要完成MII接口层以上的功能，而MII以下的物理层主要通过专用的物理层芯片实现[2][6]。

4 系统的软件设计

软件设计包括：VxWorks操作系统的内核生成和VxWorks下驱动程序与应用程序的开发。VxWorks是美国Wind River System公司推出的嵌入式实时开发环境，它是专门为嵌入式系统设计开发的可裁减、高性能的操作系统。为了发挥VxWorks的功能并设计出可靠、高效的嵌入式系统，还用到Tornado集成开发环境。TornadoII就是Wind River公司推出的为了开发VxWorks应用系统提供的集成开发环境，提供一种有效的方式开发嵌入式实时应用程序，同时对目标机系统的影响做到最小[5]。

图5  软件结构框图

本系统中软件的架构如图5所示，主要包括：1）硬件底层驱动程序，包括BSP的开发、操作系统的裁剪和移植、文件系统的开发和应用等。设备驱动程序是直接控制设备操作的程序，也是设备上层的一个软件接口，功能是对I/O进行操作。只要系统访问设备就会调用驱动，从这一点可以看出，驱动程序不能自动执行，只能被系统或应用程序调用。设备驱动程序通常包含六个主要功能：对设备进行初始化、打开设备操作、关闭设备操作、从设备上接收数据并提交给系统、把数据从主机上发送给设备和对设备进行控制操作。2）应用程序的设计，它包括以下三个模块：TVP5150的数据采集、视频编码、数据的网络功能。其中TVP5150的数据采集模块包括对TVP5150初始化，工作参数和反馈状态信息的设置等。视频解码模块除了完成对AT2042的驱动，还为上层应用提供配置管理接口。网络功能模块包括音视频编码数据的网络传输和网络服务功能等子模块[5]。

结束语

本文作者创新点是采用MCU+CODEC的硬件结构，较其他的采用DSP单芯片的系统，具有系统集成度高，体积小、功耗低、性能稳定等优点。并且，作为MCU的MPC860T内部集成有FEC，使硬件设计更简单。同时， VxWorks嵌入式操作系统的采用使系统具有很好的实时性。相信网络视频服务器在当今网络时代将有广阔的应用前景。

参考文献

[1] Pentamicro Inc.AT204x DataSheet Version 2.0[DB/OL]. 2005
[2] Motorola Inc.MPC860 PowerQUICC User’s Manual[DB/OL]. 2001
[3]张杰.基于DSP的视频采集系统设计[J].微计算机信息. 2005.第9-2期.87-88
[4]张菁等.音视频编解码器AT2042的Linux设备驱动程序设计[J].中国科技信息.2006.总第294期
[5]罗国庆.VxWorks与嵌入式软件开发[M]. 北京：机械工业出版社，2003.65-97
[6]谢斌 MPC860/850嵌入式系统开发入门与指导[M]. 西安：西安电子科技大学出版社. 2004.35-122