基于MPC8250的数字硬盘录像机设计
短短几年的发展，数字硬盘录像机(DVR)依托其强大的数字化、网络化功能，已逐步取代了传统模拟录像设备的主导地位，成为监控市场的主流。其应用已经从最初的金融领域发展到交通、楼宇、公安、监狱、广场、小区、机房、环境、考场等各种应用场所，只要是想对图像和声音进行监控的场所就会应用到DVR系统。
<P> 目前，数字硬盘录像机的产品技术趋势主要有两种：
<P> 一种是基于PC机Windows平台的插卡式数字硬盘录像机；另一种是基于嵌入式系统技术的数字硬盘录像机。嵌入式DVR因其高可靠性、稳定性、防病毒侵扰等诸多特点，越来越受到市场的青睐，是目前发展的主要趋势。
<P> 嵌入式DVR产品主要有两种设计方案：一是DSP方案(如Philips音视频处理IC加上Trimedia DSFP)；一种是ASIC方案(如基于Vweb2010 MPEG-IV IC或INTTIME IC等图像处理IC芯片进行开发)。ASIC方案的编码质量和处理性能依赖IC开发商，目前市场上的IC不支持4CIF(704×576)的MPEG4编码。
<P> DSP方案设计的主流市场主要采用Philips的Trime-dia DSP，但其处理能力比较弱，无法实现MPEG-4的4CIF高清晰编码。本系统采用EQUATOR BSP-15 DSP方案，设计具有高清晰度的高端嵌入式数字硬盘录像机。
<P> <STRONG>1 系统设计</STRONG>
<P> 数字硬盘录像机的主要任务是：将模拟的音视频信号通过A/D转换成没有被压缩的图像数字信号，再通过DSP或具有图像处理功能的ASIC芯片进行图像数据的压缩编码，将压缩编码的数字图像数据存储在硬盘等大容量存储设备中，或通过网络实时监控远程图像。使用者可简单、便捷地通过网络或遥控器OSD菜单方式，对存储的录像数据进行检索、回放和备份等。
<P> <STRONG> 1.1 硬件总体设计 </STRONG>
<P><STRONG> 1.1.1 MPC08250简介 </STRONG>
<P> 嵌入式系统选择处理器时主要需要考虑以下几个方面：处理器的性能；处理器所支持的开发工具和所支持的操作系统；过去开发的经验以及处理器的成本；代码兼容性和算法复杂性等。在该系统中，选择了摩托罗拉的MPC8250做为系统的主控处理器。
<P> MPC8250是Motorla公司在嵌入式MPC860基础之上推出的MPC82XX系列微处理器中的一种。MPC8250基于PowerQUICC结构，主要由PowerPC内核、系统接口单元SIU和通信处理单元CPM构成。它支持60x总线，其数据线为64位，地址线为32位；支持PCI/LOCAL总线，其数据线为32位，地址线为32位。内核工作时钟最高为300 MHz，CPU工作时钟最高为200 MHz。MPC8250内部结构图如图1所示。
<P align=center><IMG style="WIDTH: 545px; HEIGHT: 344px" height=344 alt=mpc8250内部结构图 hspace=0 src="http://www.dzdqw.com/jishu/UploadFiles_9637/200610/200610110016224.gif" width=545 border=0></P>
<P> <STRONG>1.1.2 BSP-15简介</STRONG>
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<P> Equator Technologies推出的MAP-BSP-15是面向音视频媒体应用的高性能DSP芯片。最新的MAP-BSP-15 400 MHz处理能力可达40GOPS(针对视频编码)。该系列芯片的系统结构特别适用于音视频编解码等应用，同时其丰富的音视频信号接口可方便用户进行系统设计。
<P> MAP-BSP-15主要包含一个超长指令字处理器内核(The VLIW core)、一个可编程位流协处理器(TheVLx)、视频滤波协处理器、显示刷新控制器和丰富的数字I/O接口等。MAP～CA支持各种用软件实现的视频、图像以及信号的压缩和解压缩，这种软件实现的算法相对硬件实现有很大的优越性，升级非常方便。
<P> <STRONG>1.1.3 硬件总体设计思想 </STRONG>
<P> 系统需要实现8路的音视频同步录像，BSP-15具有同时处理2路音视频信号的性能，因而需要4片BSP一15做音视频编码，同时，需要1片BSP-15做音视频解码器，BSP一15与MPC8250之间采用PCI通信交换数据。因此，整个系统电路设计非常复杂。根据机箱结构设计要求，既可以满足2U设备的机架式安装，又可以台式安装，因此，将系统分成两层板的两板设计，CPU主控板和编解码板。CPU主控板与编解码板之间采用欧式插座连接器连接。
<P> CPU主控板主要包括MPC8250及其外围电路，包括SDRAM、BOOT ROM、Flash、网络 处理接口电路和硬盘接口电路等，其基本原理图如图2所示。
<P align=center><IMG title=点击看大图 style="WIDTH: 485px; CURSOR: pointer; HEIGHT: 1172px" onclick="return show_orginral(this)" alt=基本原理图 hspace=0 src="http://www.dzdqw.com/jishu/UploadFiles_9637/200610/200610110016694.jpg" width=580 border=0>
<P align=center>点击看原图</P>
<P></P>
<P align=left></P>
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<P> 编解码板主要包括5片BSP一15及其外围电路，如SDRAM、音视频A/D转换电路、D/A 转换电路以及画面分割电路等，其基本原理图如图3所示。</P>
<P><STRONG> 1.2 软件总体设计</STRONG> </P>
<P> DVR的主要功能是实现多路视音频数据的独立压缩编码，将编码的数字图像数据存储在硬盘，存储的图像数据在任何时候可以采用遥控器、面板等命令方式或通过以太网的通信方式，快捷、方便的检索、备份、回放硬盘数据。同时，它还具有动态侦测、定时报警等条件录像功能，并且当硬盘使用完时，具有将最老的数据循环覆盖的功能。 </P>
<P> 经过系统功能需求和数据流的分析后，将系统分解为系统管理子系统、通信子系统、PCI通信管理子系统、录像数据存储、检索子系统和0SD菜单子系统，每个子系统由一个或多个任务进行管理。 </P>
<P> 系统管理子系统主要实现系统的录像启动、停止等控制以及调度算法的实现；系统总体资源的分配与调度；与其他子系统之间的控制与数据交换的同步。 </P>
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