论文部分内容阅读
此论文描述了网络视频监控系统在SOPC平台上的设计与实现。SOPC是近几年兴起的一种用于嵌入式开发的片上系统可编程技术，此技术在FPGA中实现微处理器，使得它不仅拥有微处理器系统的丰富软硬件资源，还具备FPGA系统的快速逻辑，被很多人认为是未来嵌入式系统发展的方向；同时也有许多人持观望态度，认为SOPC系统不够成熟。本文填补了SOPC技术在视频监控方面的应用空白，并通过实际应用来验证SOPC技术的特性，分析其优势和不足。 本设计基于使用Nios Ⅱ嵌入式处理器的SOPC开发平台。与传统嵌入式系统相比，SOPC系统的开发提供了特殊的并行设计方式。顶层处理器设计提供Nios Ⅱ内核以及各类外设的Avalon总线接口；硬件系统设计以处理器为核心负责添加相应的IP核以及FPGA配置：软件系统设计以组件为基础提供相应驱动和应用程序。 视频监控系统由视频信号的采集、编码和传输三部分组成。本系统的视频采集模块采用USB摄像头进行数据采集，基于CH374 USB接口芯片设计了USB主机控制器并提供相应的Nios Ⅱ驱动，通过USB主机控制器读取USB摄像头的图像信息，并转换为YUV420帧格式存储，以便视频编码器进行压缩；视频编码器采用网络性能出色的H.263标准，本文定制并在Nios Ⅱ中移植了H.263编码器，通过C2H编译器将关键算法转换为硬件加速器以提高视频编码器的性能；视频信号的传输采用以太网作为传输媒介，基于DM9000以太网控制芯片，设计DM9000的底层驱动，并实现与LwIP的接口，为软件系统提供了完整的网络体系。在此基础上，使用Socket接口设计了SOPC平台的UDP客户机和PC终端的服务器，将编码后的视频码流传输给远端服务器。 本文实现了基于SOPC的视频监控系统，完成了视频采集，编码和传输的基本功能，并通过基于SOPC平台的优化使系统在局限性较强的硬件平台上达到了令人满意的效果。由此验证了SOPC技术的优良特性。 SOPC技术还处于起始阶段，并未成熟，资料和参考设计稀缺，本课题同样在尝试与摸索中进行开发，希望能对SOPC技术的发展和更多想要尝试SOPC设计的开发人员提供一点帮助。