專利名稱：基于Internet的高分辨率嵌入式視頻播放終端器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于Internet的高分辨率嵌入式視頻 播放終端器。
(二)
背景技術(shù)：
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的迅速發(fā)展，越來(lái)越多的領(lǐng)域要求高效、實(shí)時(shí)圖像壓縮解壓 技術(shù)。數(shù)字圖像處理技術(shù)越來(lái)越復(fù)雜，視頻圖像處理硬件一般采用DSP (Digital Signal Processor,數(shù)字信號(hào)處理器)或是高端的ARM (Advanced RISC Machines)處理器，但基于 S3C2410A (三星公司推出的基于ARM9嵌入式微控制器)芯片上進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)視頻播放的系統(tǒng)卻 很少。
現(xiàn)有的嵌入式視頻應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要集中于DSP平臺(tái)，也有部分采用了 Intel公司的 5Cscale (英特爾公司為嵌入式系統(tǒng)市場(chǎng)所設(shè)計(jì)的一種微處理器)系列、TI公司的OMAP (Open Multimedia Application Plant,開(kāi)放式多媒體應(yīng)用平臺(tái))等。由于目前DSP的解決方案集 中于討論視頻編解碼算法的優(yōu)化，缺乏對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的并行性、協(xié)同性的處理；而采用Xscale 系列或OMAP雙核系列則具有成本偏高的缺點(diǎn)。而且如果就采用以上類型芯片直接產(chǎn)生的信 號(hào)輸出顯示數(shù)據(jù)，得到的視頻一般只能停留在320X240像素或者是640X480像素界面顯示 效果，而且對(duì)運(yùn)動(dòng)劇烈的視頻顯示不再流暢，視覺(jué)效果不佳。
(三) 發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷,本實(shí)用新型提供一種設(shè)計(jì)合理、性價(jià)比高、顯示效果良好的基 于Internet的高分辨率嵌入式視頻播放終端器。
一種基于Internet的高分辨率嵌入式視頻播放終端器，包括微處理器CPU以及與其相 連接的網(wǎng)卡芯片、與非門閃存、存放操作系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器、顯卡芯片及配 合顯卡工作的同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，其特征在于網(wǎng)卡芯片與微處理器CPU連接，微處理器 CPU分別連接與非門閃存、與微處理器CPL)相關(guān)的同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器、顯卡芯片，顯卡芯 片單獨(dú)連接配合顯卡工作的同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，顯卡芯片提供顯示器接口(VGA接口)，用 于連接外部顯示器。
網(wǎng)卡芯片從Internet網(wǎng)絡(luò)中接收下H. 263視頻流交付給CPU,通過(guò)運(yùn)行在終端操作系 統(tǒng)上的軟件進(jìn)行解碼，將解碼后的顯示數(shù)據(jù)傳輸給顯卡芯片并由其控制顯示輸出，與非門閃 存用于存儲(chǔ)終端系統(tǒng)掉電后操作系統(tǒng)和解碼顯示程序。整個(gè)系統(tǒng)上電運(yùn)行后，與非門閃存里 存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)由CPU拷貝到存放操作系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器中，CPU同時(shí)控制顯卡心片。
通過(guò)對(duì)硬件處理器的性價(jià)比的比較和對(duì)H. 263算法移植的研究，本設(shè)計(jì)采用了高性價(jià)比 的嵌入式處理器作為硬件平臺(tái)CPU。集成了的顯卡芯片對(duì)顯示功能的提升效果表現(xiàn)在具有 1280X1024像素界面的流暢顯示效果。硬件平臺(tái)結(jié)合Windows CE. net操作系統(tǒng)，對(duì)利用網(wǎng) 絡(luò)傳輸?shù)腍. 263視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行接收、解碼、顯示。
該平臺(tái)上的CPU處理器在203M工作頻率下完全可以進(jìn)行良好的H. 263解碼，因?yàn)椴捎?了 CPU和顯卡芯片配合使用，在此平臺(tái)上可通過(guò)以太網(wǎng)接收H. 263視頻流的同時(shí)進(jìn)行流暢的 播放。終端接收視頻數(shù)據(jù)采用的是TCP協(xié)議。由于視頻流是通過(guò)H. 263編碼的，所以在Windows CE. net操作系統(tǒng)上移植了相關(guān)的H. 263解碼程序。
H.263視頻正常播放需要長(zhǎng)時(shí)間不間斷地工作，這對(duì)硬件和軟件的穩(wěn)定性具有相當(dāng)高的 要求，為此必須從系統(tǒng)功能、體系架構(gòu)、軟硬件系統(tǒng)等方面進(jìn)行綜合考慮?？紤]到CPU芯片 性能如運(yùn)行頻率，乘法效率等限制，如果不進(jìn)行硬件上和軟件上的優(yōu)化，得到的效果并不是 很理想，因此在定制硬件構(gòu)成和操作系統(tǒng)的過(guò)程中，去除了很多冗余的功能。
本設(shè)計(jì)中，硬件組成是和在嵌入式操作系統(tǒng)上運(yùn)行的接收網(wǎng)絡(luò)H. 263視頻流服務(wù)、解碼 程序的需要緊密相關(guān)的。組成如(圖l)所示，利用微處理器CPU和顯卡芯片配合，從而可 以采用具有VGA接口的顯示器顯示，系統(tǒng)中微處理器通過(guò)顯卡芯片將要顯示的數(shù)據(jù)放入與配 合顯卡工作的同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器的幀緩沖區(qū)中，然后將顯示工作交給顯卡芯片處理。通過(guò) 顯卡芯片的2D圖形引擎從配合顯卡工作的同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器的幀緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)，并 將這些數(shù)據(jù)輸送到顯示器。這樣一來(lái)，要顯示的數(shù)據(jù)沒(méi)有經(jīng)過(guò)微處理器的LCD控制器，因此， LCD數(shù)據(jù)的傳輸不受微處理器的HCLK (微處理器內(nèi)部用于AHB總線的設(shè)備的時(shí)鐘)影響，輕 松達(dá)到1280X1024像素分辨率，能滿足高分辨率、播放運(yùn)動(dòng)劇烈視頻流暢顯示的設(shè)計(jì)要求。 為了豐富USB接口，將傳統(tǒng)默認(rèn)的一主一從USB接口都設(shè)計(jì)成兩主的工作模式，方便對(duì)終端 同時(shí)進(jìn)行USB鼠標(biāo)、USB鍵盤(pán)等USB設(shè)備操作。硬件啟動(dòng)設(shè)計(jì)中設(shè)置與非門閃存作為啟動(dòng)ROM， 這種啟動(dòng)模式使得硬件構(gòu)成更加簡(jiǎn)潔。選用本設(shè)計(jì)的微處理器作為終端CPU無(wú)論是在芯片成 本還是PCB (Printed Circuit Board,印刷電路板)設(shè)計(jì)開(kāi)銷都要比DSP、 Xscale系列或 OMAP雙核系列少，因此硬件平臺(tái)經(jīng)濟(jì)實(shí)效。
操作系統(tǒng)內(nèi)核定制過(guò)程中要加入支持應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)類庫(kù)及網(wǎng)絡(luò)通信功能，選擇開(kāi) 發(fā)應(yīng)用程序和服務(wù)的基礎(chǔ)類庫(kù)Active Te卿late Library (ATL)(活動(dòng)模板庫(kù))、C Libraries & Runtimes (C鏈接庫(kù))、Microsoft Foundation Class (MFC庫(kù))、Standard SDK for Windows CE.net (Windows CE.net標(biāo)準(zhǔn)SDK)。力口入Communication Services and Networking (通 信服務(wù))以下功能Networking Features (網(wǎng)絡(luò)特性)，主要包括可擴(kuò)充的身份鑒別協(xié)議、 Internet連接共享、網(wǎng)橋、TCP/IPv6、 Winsock等支持、Networking-Local Area Network (局域網(wǎng)絡(luò)連接)。選擇以上特征使得最后移植到終端硬件平臺(tái)上的嵌入式操作系統(tǒng)能較好 的TCP/IP數(shù)據(jù)通信功能。在操作系統(tǒng)定制完成并能成功移植到硬件平臺(tái)后，要為eMbedded Visual C++ 4.0 (簡(jiǎn)稱EVC)開(kāi)發(fā)相應(yīng)的應(yīng)用程序?qū)С鯯oftware Development Kit (軟件開(kāi)發(fā) 工具包，簡(jiǎn)稱SDK),只有得到本硬件平臺(tái)系統(tǒng)相關(guān)的SDK,才能使得應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)過(guò)程中 EVC編譯工具編譯出的程序適合本硬件平臺(tái)特性。
終端應(yīng)用程序主要功能包括網(wǎng)絡(luò)通信和H. 263解碼。接收到的H. 263視頻流是采用傳輸 控制協(xié)議(TCP)，因此在產(chǎn)生H. 263視頻流端和終端進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸前都要進(jìn)行TCP服務(wù)連接。 從普通的Windows桌面操作系統(tǒng)如Windows 98、 Windows XP上能跑通的H. 263顯示程序及 相應(yīng)的代碼移植到Windows CE. net時(shí)主要解決的是Windows CE支持的Win32和運(yùn)行時(shí)間 庫(kù)函數(shù)都要求寬字符變量問(wèn)題，為了增強(qiáng)所修改的代碼移植后具有更強(qiáng)的適應(yīng)性，盡可能采 用tchar.h中定義的tchar類型，而沒(méi)有直接使用wchar—t。由于H.263解碼部分是由C語(yǔ)言 編寫(xiě)的， 一定程度上降低了從X86平臺(tái)到ARM平臺(tái)的移植難度。在程序?qū)υ捒虼翱谥刑钊胂?應(yīng)的提供H. 263視頻流服務(wù)的IP地址，連接成功后終端程序根據(jù)已經(jīng)設(shè)定好的端口自動(dòng)連 接提供視頻流服務(wù)端。從服務(wù)端傳過(guò)來(lái)的H. 263視頻流就由運(yùn)行在Windows CE. net中的應(yīng) 用程序進(jìn)行軟解碼，將解碼后的數(shù)據(jù)通過(guò)顯卡芯片控制顯示輸出，顯示器可采用普通的CRT 或LCD Display顯示器。
上述嵌入式視頻播放終端播放運(yùn)行方法，步驟如下
a.終端程序開(kāi)始；b. 請(qǐng)求連接服務(wù)器，請(qǐng)求成功則進(jìn)入步驟c，失敗重新開(kāi)始步驟b;
c. H.263視頻流接收；
d. H. 263解碼；
e. 顯示器顯示；
f. 請(qǐng)求關(guān)閉連接進(jìn)入歩驟g,請(qǐng)求成功則結(jié)束終端解碼顯示程序，失敗則回到步驟c;
g. 結(jié)束。
在此平臺(tái)上，微處理器的工作頻率為203M時(shí)，該嵌入式視頻播放終端接收通過(guò)TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議傳輸?shù)腍.263視頻流，將接收到的視頻數(shù)據(jù)交付給運(yùn)行在該平臺(tái)上的解碼應(yīng)用程 序，并將最終顯示結(jié)果可過(guò)顯卡芯片在1280X1024的分辨率的顯示器上流暢播放。在客戶 端進(jìn)行每秒20幀解碼模式下，顯示效果和實(shí)時(shí)性方面表現(xiàn)良好


圖1是本實(shí)用新型終端實(shí)施例的示意其中l(wèi).視頻源，2.H.263視頻流，3.網(wǎng)卡芯片，4.微處理器芯片，5.SDRAM(同步動(dòng) 態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)，6.與非門閃存，7.顯卡芯片，8.同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，9.顯示器。
具體實(shí)施方式實(shí)施例
本實(shí)用新型終端實(shí)施例如圖1所示，包括微處理器芯片4以及與其相連接的網(wǎng)卡芯片3、 與非門閃存6、存放操作系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器5、顯卡芯片7及配合顯卡工作 的同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器8，其特征在于網(wǎng)卡芯片3與微處理器芯片4連接，微處理器芯片4 分別連接與非門閃存6、與微處理器芯片4相關(guān)的同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器5、顯卡芯片7，顯 卡芯片7單獨(dú)連接配合顯卡工作的同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器8，顯卡芯片7提供顯示器9接口 (VGA 接口)，用于連接外部顯示器9。
其中視頻源1提供H. 263數(shù)據(jù)流2，網(wǎng)卡芯片3為CS8900A，微處理器芯片4是三星半 導(dǎo)體公司生產(chǎn)的S3C2410A芯片，同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器5和8是64兆字節(jié)SDRAM，與非門閃 存6是64兆字節(jié)的NAND FLASH,顯卡芯片7是SM501芯片，顯示器9采用CRT或者LCD。
終端運(yùn)行的前提是Internet網(wǎng)絡(luò)上有提供H. 263數(shù)據(jù)流的視頻源1 (Video Capture), 產(chǎn)生的H. 263視頻流2能通過(guò)TCP協(xié)議打包發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)視頻源1提供的服務(wù)被該終端 連接后，H. 263視頻流2通過(guò)CS8900網(wǎng)卡芯片3進(jìn)入終端，S3C2410A芯片負(fù)責(zé)整個(gè)硬件 系統(tǒng)的控制，SDRAM5用于存放終端正常運(yùn)行時(shí)的操作系統(tǒng)和解碼顯示程序，NAND FLASD 6 用于存放終端系統(tǒng)掉電后操作系統(tǒng)和解碼顯示程序，SM501顯卡芯片7處理CPU送來(lái)的顯示 數(shù)據(jù)，并提供VGA接口供顯示器9使用，SDRM1 8用于存放顯示數(shù)據(jù)，當(dāng)成顯卡的幀緩沖 區(qū)，顯示器9是普通的具有VGA接口的顯示器。
權(quán)利要求1.一種基于Internet的高分辨率嵌入式視頻播放終端器，包括微處理器CPU以及與其相連接的網(wǎng)卡芯片、與非門閃存、存放操作系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器、顯卡芯片及配合顯卡工作的同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，其特征在于網(wǎng)卡芯片與微處理器CPU連接，微處理器CPU分別連接與非門閃存、與微處理器CPU相關(guān)的同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器、顯卡芯片，顯卡芯片單獨(dú)連接配合顯卡工作的同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，顯卡芯片提供顯示器接口，用于連接外部顯示器。
專利摘要基于Internet的高分辨率嵌入式視頻播放終端器，屬于移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域。包括微處理器CPU以及與其相連接的網(wǎng)卡芯片、與非門閃存、存放操作系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器、顯卡芯片及配合顯卡工作的同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器；配合本實(shí)用新型終端播放運(yùn)行方法，使得本實(shí)用新型性價(jià)比高，顯示效果良好，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理，運(yùn)行方法簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)H04N7/26GK201194421SQ20082002164
公開(kāi)日2009年2月11日 申請(qǐng)日期2008年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月30日
發(fā)明者棟 張, 華 楊, 潘勝君, 王洪君 申請(qǐng)人:山東大學(xué)