基于PNX1500的嵌入式音视频处理系统设计与实现(1)

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1、摘要本课题研究、设计并实现了一个数字音视频采集、压缩编码、存储以及网络传输系统，该系统以多媒体数字信号处理器PNX1500为硬件核心、以嵌入式实时操作系统pSOS为软件核心，视频压缩编码采用MPEG-4压缩算法、音频压缩编码采用G.722压缩算法。本文介绍了数字音频和视频的压缩原理以及该领域里的几种标准，重点介绍本系统所采用的ITUG.722子带-自适应脉冲编码调制（SB-ADPCM）音频压缩编码算法和ISO/IECMPEG-4视频压缩编码算法；并重点分析了本系统所采用的嵌入式实时操作系统pSOS的系统组成

2、和内核原理，论述了优先级反转和死锁的避免机制。本系统硬件设计以PNX1500最小系统为中心，设计了开关电源电路、系统时钟网络、系统启动配置电路和复位网络；硬件设计的重点是视频和音频的输入/输出接口、以太网接口和IDE硬盘接口的电路。在项目的软件设计中，对pSOS操作系统进行了移植，并设计了层次化的系统软件结构；重点研究了设备驱动原理，以及视频输入/输出设备的驱动软件开发、音频输入/输出设备的驱动软件开发、网络连接设备的驱动软件开发和IDE硬盘接口的驱动软件开发；在音频和视频流的处理上，采用了流媒体处理软件架

3、构；最后，对系统软件优化的途径和MPEG-4编码算法的优化作了探讨。在系统调试部分，介绍了dvpMon和TimeDoctor等用于系统开发和调试的工具，以及调试过程中遇到的若干问题和其解决方法。论文中对系统研究和开发的过程作了总结，分析了研发过程中出现的问题和进一步研究的方向。关键词：视频监控；pSOS；视频压缩；MPEG-4；PNX1500IAbstractAnaudioandvideosampling,compressing,storingandNetworkstransmittingsystemisr

4、esearchedandimplementedinthisproject.SystemhardwarebasedonmultimediaprocessorPNX1500,softwarebasedonembeddedreal-timeoperatingsystempSOS,MPEG-4andG.722werechoseasvideoandaudiocompressionalgorithmrespectively.Theprincipleofaudio&videocompressionandpopularst

5、andardsineachfieldwereintroduced,mainlyfocusedonITUG.722SB-ADPCMaudiocompressionstandardandISO/IECMPEG-4Part2(VisualCoding)whichwereadoptedinoursystem.BasicsofpSOSoperatingsystemwerealsointroduced,suchasitskeycharacteristics,systemcomponentsandkernelprinci

6、ple;itsmechanismsforovercomingpriority-inversionanddead-lockwereinterpretedindetail.SystemhardwaredesigningcenteredaroundPNX1500minimumsystem,switchpowercircuit,clockcircuit,bootingandresetcircuitweredesigned;Thekeyofsystemhardwaredesigningisaudio&videoinp

7、utcircuit,Ethernetinterfacecircuitandharddiscinterfacecircuit.Insoftwarepart,transplantationofpSOStoPNX1500wastaken,layeredsystemsoftwarearchitecturewasdesigned;Theresearchwasmainlyfocusedonhardwaredevicedrivingprincipleanddevelopmentofvideodevicedriver,au

8、diodevicedriver,Networksconnectiondevicedriverandharddiscdriver;StreamingmediasoftwarearchitectureTSSAwasusedtoprocessaudioandvideodata;SeveralmethodsforsoftwareoptimizingandtheapproachesofMPEG-4encodingalgor