双CPU结构的网络视频服务器

1.一种双CPU结构的网络视频服务器，包括视频输入端口、音频输入端口、模数转换电路、处理器、存储设备和网络接口，所述视频输入端口连接模数转换电路，所述模数转换电路和音频输入端口均与处理器连接，所述处理器连接存储设备和网络接口，其特征在于：所述处理器包括用以进行视频图像数据压缩的DSP控制器和用以将视频数据进行网络传输的ARM控制器，所述模数转换电路与FPGA电路连接，所述FPGA电路与所述DSP控制器连接，所述DSP控制器与ARM控制器连接，所述ARM控制器带有网络接口。
2.如权利要求1所述的双CPU结构的网络视频服务器，其特征在于：所述存储设备包括硬盘驱动器和CF卡，所述ARM控制器包括IDE硬盘数字视频录像模块，所述IDE硬盘数字视频录像模块连接所述硬盘驱动器。
3.如权利要求1或2所述的双CPU结构的网络视频服务器，其特征在于：所述ARM控制器还包括用以在线软件升级、在线恢复出厂设置和选择开关恢复出厂设置的软件升级模块。
4.如权利要求1或2所述的双CPU结构的网络视频服务器，其特征在于：所述ARM控制器还包括报警接口，所述报警接口与报警输入输出模块连接。
5.如权利要求1或2所述的双CPU结构的网络视频服务器，其特征在于：所述网络接口包括RS485接口、RS232接口和USB接口。

双CPU结构的网络视频服务器\n技术领域\n[0001] 本实用新型属于网络监控领域，尤其是一种网络视频服务器。\n背景技术\n[0002] 网络视频服务器是一种对音视频数据进行编码处理并完成网络传输的专用设备，从而实现远程监控的功能。视频服务器可以看作是不带镜头的网络摄像机，或是不带硬盘的DVR，一股是由一个或多个模拟视频输入口、图像数字处理器、压缩芯片和一个具有网络连接功能的服务器所构成。网络视频服务器将输入的模拟视频信号数字化处理后，以数字信号的模式传送至网络上，从而实现远程实时监控的目的。由于视频服务器将模拟摄像机成功地“转化”为网络摄像机，它非常适用于与现存的模拟CCTV(闭路电视监控)系统相集成。\n[0003] 网络视频服务器应用广泛，网络视频服务器可在局域网中的应用，适用于小区、智能大厦和具有局域网平台的监控系统；网络视频服务器可利用ADSL实现远程图像监控，用于远端分散的监控，适合于幼儿园、校园、旅游景点等场合；网络视频服务器可在大型监控系统中应用，通常依托专用网络或电信VPN网络，实现远程的集中监控，适合城市治安、电力通信等场合。\n[0004] 由实用新型专利《一种四路的网络视频服务器》，专利号200820214491.X所述及，网络监控视频服务器是一种实现音视频数据编码、网络传输处理的专用设备，它一股由音视频编码器、网络接口、音视频接口、RS422/RS485串行接口、RS232串行接口等构成。\n[0005] 音视频压缩编码器：由于模拟视频数据量非常大，通过数模转化后，数据量也很大，故要利用成熟的编码技术，将视频数据在满足网络传输要求的技术指标下进行高压缩比的编码，以满足传输要求。以前的网络视频服务器一股采用M-JPEG等编码器，目前网络视频服务器基本上是采用MPEG4或H.264编码技术，以更能满足视频网络传输的要求。\n[0006] 网络接口：网络视频服务器的以太网接口可以方便地实现IP组网，实现数据传输。网络视频服务器主要采用TCP/IP等协议实现音视频数据、控制数据和状态检测信息等数据的网络传送。\n[0007] 音视频接口：网络视频服务器带有标准模拟音视频输入接口，方便监视各通道的视频信号。\n[0008] RS422/RS485串行接口：网络视频服务器带有RS422/RS485串行通讯接口，可通过通讯线外接如云台、快球等各种外设。\n[0009] 网络视频服务器的一种技术是采用CPU+ASIC(专用集成电路)方式，该方案选择以CPU和专用媒体处理芯片搭建。优点是开发时间相对较短，但由于采用ASIC，灵活性较差，产品一旦定型，很难更改，基本淘汰。\n[0010] 网络视频服务器的另一种技术通常采用现成的软件压缩技术，如MPEG4视音频压缩编码算法，而压缩的格式多为CIF(通用中间格式)，也叫单码流压缩技术，尺寸最大能达到352×288像素，若要更大尺寸像素的视频压缩只有采用H.264算法加多处理器的硬件机构，如实用新型专利《嵌入式H.264网络视频服务器》，专利号2005201074490.1所述及的采用由两组数字信号处理DSP模块组成的网络视频服务器。双DSP结构是一种成熟但老旧的硬件结构，双DSP结构有助于图像数据的编码压缩处理，但无助于网络数据的快速传送。\n发明内容\n[0011] 为了克服现有的网络视频服务器的不能兼顾图像数据的编码压缩和网络数据的传送的不足，本实用新型提供一种能够兼顾图像数据的高效编码压缩和网络数据的快速传送的双CPU结构的网络视频服务器。\n[0012] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：\n[0013] 一种双CPU结构的网络视频服务器，包括视频输入端口、音频输入端口、模数转换电路、处理器、存储设备和网络接口，所述视频输入端口连接模数转换电路，所述模数转换电路和音频输入端口均与处理器连接，所述处理器连接存储设备和网络接口，所述处理器包括用以进行视频图像数据压缩的DSP控制器和用以将视频数据进行网络传输的ARM控制器，所述模数转换电路与FPGA电路连接，所述FPGA电路与所述DSP控制器连接，所述DSP控制器与ARM控制器连接，所述ARM控制器带有网络接口。\n[0014] 进一步，所述存储设备包括硬盘驱动器和CF卡，所述ARM控制器包括IDE硬盘数字视频录像模块，所述IDE硬盘数字视频录像模块连接所述硬盘驱动器。\n[0015] 所述ARM控制器还包括用以在线软件升级、在线恢复出厂设置和选择开关恢复出厂设置的软件升级模块。\n[0016] 所述ARM控制器还包括报警接口，所述报警接口与报警输入输出模块连接。\n[0017] 所述网络接口包括RS485接口、RS232接口和USB接口。\n[0018] 本实用新型的有益效果主要表现在：能够兼顾图像数据的高效编码压缩和网络数据的快速传送。\n附图说明\n[0019] 图1是双CPU结构的网络视频服务器的原理框图。\n[0020] 图2是以太网接口电路图。\n[0021] 图3是硬盘接口电路和实时时钟电路的电路图。\n[0022] 图4是网络视频服务器后面板接口示意图。\n[0023] 图5是报警输入输出接口电路图。\n具体实施方式\n[0024] 下面结合附图对本实用新型作进一步描述。\n[0025] 参照图1-图5，一种双CPU结构的网络视频服务器，包括视频输入端口、音频输入端口、模数转换电路、处理器、存储设备和网络接口，所述视频输入端口连接模数转换电路，所述模数转换电路和音频输入端口均与处理器连接，所述处理器连接存储设备和网络接口，所述处理器包括用以进行视频图像数据压缩的DSP控制器和用以将视频数据进行网络传输的ARM控制器，所述模数转换电路与FPGA电路连接，所述FPGA电路与所述DSP控制器连接，所述DSP控制器与ARM控制器连接，所述ARM控制器带有网络接口。\n[0026] 所述存储设备包括硬盘驱动器和CF卡，所述ARM控制器包括IDE硬盘数字视频录像模块，所述IDE硬盘数字视频录像模块连接所述硬盘驱动器。所述ARM控制器还包括用以在线软件升级、在线恢复出厂设置和选择开关恢复出厂设置的软件升级模块。所述ARM控制器还包括报警接口，所述报警接口与报警输入输出模块连接。所述网络接口包括RS485接口、RS232接口和USB接口。\n[0027] 本实施例采用一种ARM+DSP的网络视频服务器，采用TI公司高性能的DSP芯片TMS320C6415-500进行图像数据处理，用Intel公司的StrongARM SA1110芯片掌控系统管理与网络传输。本实用新型的目的是提供一种双CPU的网络视频服务器，不但可以对输入的音视频电子信号进行压缩处理，达到对高尺寸的图像进行全屏的视频压缩或无失真的压缩，还能实现图像数据在网络的高效高质量传输。\n[0028] 网络视频服务器不但具有音视频编码器、网络接口、音视频接口、RS422/RS485串行接口、RS232串行接口等基本构成，还具有以下优点：\n[0029] 一种基于嵌入式平台的网络视频服务器，基于ARM+DSP的最新硬件平台，软件基于嵌入式Linux的操作系统，采用DSP芯片完成H.264视频编码压缩算法。\n[0030] 如图2，通过局域网或广域网进行视频监控而设计，这是一个功能齐全的网络视频解决方案，可以支持以太网或802.11x的无线网络，以太网采用TCP/IP协议，无线网络采用\n802.11x协议。实时传输4路CIF格式图象。本发明的视频压缩有两种，可以四路CIF图象或一路CIF而另一路为VGA图象。\n[0031] 如图3，网络视频服务器具有实时录像的功能，有管理权限的用户可以通过网络控制它们进行录像、放像、搜索，或者设置运动检测触发录像、报警触发录像。录像形式多样，录像数据可以存在视频服务器内置硬盘或PC机硬盘中。录像存在内置的硬盘中，当网络因意外出现中断时，内置硬盘的录像不受影响，可以作为在PC机录像的备份。本发明网络视频服务器支持内置IDE硬盘数字视频录像，可以手工录像、移动侦测触发录像、报警触发录像。本发明具有预警录像功能，可以把触发录像以前的大约4分钟存储下来。\n[0032] 网络视频服务器具有软件升级功能：具有在线软件软件升级和在线恢复出厂设置，可以直接给在工程现场安装的视频服务器升级软件。恢复出厂设置有两种方法，通过选择开关恢复出厂设置和远程通过IE恢复出厂设置。\n[0033] 如图5，网络视频服务器具有报警接口：4路的报警输入和4路的报警输出。\n[0034] 网络视频服务器具有安全性：具有用户和管理员的密码认证机制。\n[0035] 网络视频服务器具有移动侦测触发录像：可以按指定区域进行移动侦测，并触发内置硬盘或PC机硬盘录像。\n[0036] 网络视频服务器具有稳定性高的特点：采用Linux操作系统，嵌入式操作系统更稳定，不会受病毒影响。\n[0037] 网络视频服务器硬件结构说明如图1所示。\n[0038] H.264压缩编码部分是ARM+DSP系统设计的关键组成部分。由于H.264是较成熟的视频编码技术，所以ARM+DSP系统的部分继续沿用H.264视频编码压缩算法。\n[0039] DSP芯片TMS320C6415-500周边硬件设备描述：\n[0040] 首先，通过TVP5145等A/D视频转换芯片将外部CMOS或CCD镜头采集的模拟视频信号转换为FPGA(现场可编程门阵列)和DSP可以处理的8Bit或16Bit数字Y、U、V视频信号。通过对TVP5145等A/D视频转换芯片IIC代码加载配置可以将其配置为ITU-R BT.601或ITU-R BT.656(NTSC，PAL)格式。在本系统中将TVP5145配置为ITU-R BT.601_PAL4:2:216Bit格式。TVP5145的16Bit Y、U、V数据经TVP5145与FPGA之间的数据总线送至FPGA做数据编码排序处理。由于FPGA价格和内部门数考虑可选用Xilinx的XC2S100E芯片。FPGA对TVP5145送来的每一行16Bit视频Y、U、V数据在FPGA的块RAM里做Y、U、V的块排序，即将Y、U、V数据各自单独的排列于块RAM相应连续的地址中。再由FPGA中的SDRAM控制模块将Y、U、V数据送至与FPGA相连的16Mbit SDRAM中作数据帧缓存。16Mbit SDRAM可以缓存4帧352X 288的图像数据。当一帧数据存满后可以通过FPGA与DSP之间的控制机制取数，叫DSP用EMIF口通过FPGA的数据BUFFER从SDRAM取走一帧数据。DSP可以对这一帧数据进行H.264算法的数据压缩处理。通过FPGA的排序可以大大节省DSP排序的工作量，以达到提高系统运行效率的目的。DSP通过EMIF通道外接2Mbit FLASH和\n2片总容量16Mbit SDRAM。\n[0041] 16MB SDRAM DSP分配的地址空间为0X80000000--0X80FFFFFF片选CE0[0042] 2MB FLASH DSP分配的地址空间为0X90000000--0X901FFFFF片选CE1\n[0043] DSP通过MCBSP0口与TLV320AIC23CPW Audio Codec(音频编码)相连，由DSP获得音频数据做G.729音频压缩算法。TLV320AIC23CPW Audio Codec采用IIC控制方式，由StrongARM的两个GPIO口加载代码。DSP通过串口MCBSP1接FPGA的JTAG编程口，当系统上电时DSP通过FLASH加载程序，同时存储在FLASH内部的FPGA代码也通过DSP的MCBSP1口进行加载。DSP通过16Bit的HPI口与StrongARM的数据总线相连。\n[0044] ARM芯片StrongARM SA1110周边硬件设备描述：\n[0045] DSP通过16Bit的HPI口与StrongARM的数据总线相连。StrongARM通过其数据总线和地址总线接2片总共16MB SDRAM和2片总共8MB FLASH。StrongARM可以扩展更大的SDRAM和FLASH(16MB或32MB)。同时，网络芯片、大小硬盘设备、PCMCIA卡座也通过StrongARM的数据总线和地址总线连接。其中的数据总线、地址总线及控制信号由于带多个设备、连线过长，所以经过244或245作为驱动。另选用TI TPS751013V-5V切换芯片作为PIMCIA卡3V-5V电源控制芯片。而且，StrongARM通过两个串口接了两个232串口，通过UART3口接了一个485口。通过GPIO口接四路报警输入、输出。\n[0046] StrongARM SA1110地址空间分配：\n[0047] 8MB FLASH ARM分配的地址空间 为0h00000000-0h000F FFFF StaticBank Select0(128Mbytes)\n[0048] 16MB SDRAM ARM分 配 的 地 址 空 间 为 0h08000000-0h08FF FFFF Static BankSelect1(128Mbytes)\n[0049] Hardisk ARM 分 配 的 地 址 空 间 为 0h10000000-0h17FF FFFF Static BankSelect2(128Mbytes)\n[0050] Ethernet AX88796ARM分配的地址空间为0h18000000-0h1FFF FFFF StaticBank Select3(128Mbytes)\n[0051] PCMCIA CARD ARM分配的地址空间为0h20000000-0h2FFF FFFF PCMCIASocket0 Space(256Mbytes)\n[0052] PCMCIA CARD ARM分配的地址空间为0h30000000-0h3FFF FFFF PCMCIASocket1 Space(256Mbytes)\n[0053] 采用的嵌入式微处理器为Intel基于StrongARM技术设计的SA1110，这是一款功能强大的32位RISC微处理器，其时钟频率高达206MHz，内部有强大的指令操作能力、高速缓冲能力、寄存器管理能力、读/写缓冲器能力。本发明的软件平台采用Linux嵌入式操作系统，选择Linux的优势在于其是开放源码的，可以根据不同的监控设备对底层软件进行修改，减少硬件冲突，增加系统的稳定性。跟SA1110相关的接口电路：图2是以太网接口电路图，图3是硬盘接口电路和实时时钟电路，图5是报警输入输出接口。\n[0054] 网络视频服务器具有软件升级功能：具有在线软件升级和在线恢复出厂设置，可以直接给在工程现场安装的视频服务器升级软件。恢复出厂设置有两种方法，通过选择开关恢复出厂设置和远程通过IE恢复出厂设置。\n[0055] 网络视频服务器具有报警接口：4路的报警输入和4路的报警输出；其实施方法如下：\n[0056] 网络视频服务器后面板接口示意图如图4，从左到右依次是报警地、报警输入、报警输出、RS485接口、选择开关。\n[0057] JP1为报警地接口：1为报警输出地；2为报警输入地。\n[0058] JP2为报警接口：1、2、3、4为通道1-4报警输出；5、6、7、8为通道1-4报警输入[0059] JP3为RS485接口：如图4所示，1为RS485的B，2为RS485的A，RS485通讯波特率是9600bps，云台协议可以在客户端软件手工添加。\n[0060] JP4为选择开关：1为恢复原厂设置，2为带硬盘设置，4为更新程序设置，2、3同时按下为格式化硬盘；\n[0061] 触发报警输出有两种方法，通过报警输入触发报警输出，或直接控制报警输出。具体的操作方法是：\n[0062] 通过报警输入触发报警输出，在监控软件中选中“触发控制”，报警通道设为“自动触发”，此时触发相应的报警输入，相应的报警输出通道会变为有效。例如，报警通道1设为“自动触发”，按下按键S1，报警输出通道1会输出低电平，发光管L1变亮。\n[0063] 直接控制报警输出：在监控软件中选中“触发控制”，报警通道一设为“手动触发”，点击“响应通道一报警”，报警输出通道1会输出低电平，发光管L1变亮。\n[0064] 本发明的网络视频服务器提供了很方便的恢复出厂设置的方法，当记不清网络视频服务器的IP地址或忘记用户名和密码时，可以使用恢复出厂设置。恢复出厂设置后，您要重新设置网络视频服务器的属性参数。\n[0065] 恢复出厂设置有两种方法，通过选择开关恢复出厂设置和远程通过IE恢复出厂设置。\n[0066] 通过选择开关恢复出厂设置，具体的操作方法如下：按下选择开关的第1位(即把第一个选择开关置为ON)，其他3个选择开关均处于OFF状态，即选择开关没有被按下，然后连接网线，通电。此时在命令行输入Ping 192.168.0.24-t，开始可以ping通，程序初始化时会断一次，第二次ping通，已恢复出厂设置。\n[0067] 远程通过IE恢复出厂设置，具体的操作方法如下：在IE的地址框中输入视频服务器的IP地址，显示“网络视频服务器”的界面，输入管理员用户名、密码，点击“功能管理”-＞设置网络，即可看到“网络参数设置”界面，选中“恢复出厂设置”，点击“提交”。此时视频服务器会重新启动，把IP地址改为192.168.0.24。\n[0068] 其默认出厂设置为：主机名-XXXXX；域名-XXXXX；IP-192.168.0.24；子网掩码-255.255.255.0；默认网关-192.168.0.1；默认用户名-admin，密码-admin，权限：管理和播放；默认用户名-iew，密码-view，权限-播放。