摘要：详细介绍了一种基于台湾智原科技公司GM8180芯片的嵌入式视频服务器设计。描述了该服务器的结构和功能，对系统的各个组成模块进行了分析和介绍，如视频采集模块、音频输入和输出模块、以太网模块等。在软件方面，对RTSP流媒体服务器软件架构和视频采集、编码的流程进行了说明。系统采用H．264视频编码技术，单芯片即可实现2路D1的H．264实时编码以及多用户的实时流媒体服务。
关键词：视频监控；视频服务器；GM8180；H．264；RTSP
引言
嵌入式网络视频服务器可将前端采集的视频信号压缩编码后，通过IP网络传送到终端进行显示或记录。与传统的模拟闭路视频监控系统相比，由于采用IP网络来传输数字视频信号，摆脱了模拟信号线路衰减的距离限制，实现远程监控。
目前流行的构建嵌入式网络视频服务器的方案有ARM+DSP和ASIC两种。前者以TI公司和ADI公司为代表，其优点在于具有很大的灵活性。利用DSP强大的计算能力，可以在前端嵌入式服务器中实现智能化和个性化的应用。但是由于ARM+DSP方案涉及音视频编解码器的开发，开发成本大和开发周期长使其饱受诟病。相比之下，ASIC方案通常在单芯片上集成视频编码器，使得开发人员能够将精力集中在视频服务器的设计当中，大大缩减了开发成本和时间。本文介绍一种基于ASIC芯片GM8180的嵌入式网络视频服务器方案。
1 系统硬件结构
GM8180是由台湾智原(Faraday)公司推出的一款高性能SoC芯片，片上包含了主频高达500 MHz的ARM9核以及H．264编／解码引擎、MPEG4编／解码引擎。除此之外，GM8180还集成了DDR控制器、Flash／s静态存储控制器，以及支持2路8位ITU-R BT．656视频采集控制器、USBOTG、MMC／SDC、IDE、I2C、SPI、I2S、AC97等。
系统框架如图1所示，视频服务器系统充分利用GM8180主芯片内带有的两路视频采集通道，外接Phips公司的SAA7113H视频解码芯片实现2路CVBS视频信号采集。视频编码直接使用片内集成的H．264编码引擎进行H．264视频编码压缩，无需外接其他编码芯片。音频采集方面，GM8180直接与Wolfson公司的WM8731音频编解码芯片连接，实现音频的采集和回放。在网络方面，GM8180集成了以太网MAC控制器，外围直接连接以太网物理接口芯片DM9161A，即可完成以太网功能。此外，系统还包括了实时时钟、DDR、NOR Flash、模块等。
1．1 视频采集模块
GM8180片上集成的视频采集模块可以提供2路8位采集通道。输出ITU-R BT．656的CMOS视频采集模块，可以直接与GM8180相连接；输出CVBS或者S-Video模拟信号的采集模块，则需要外接视频解码芯片。本系统中的视频解码芯片采用的是Philips公司的SA7113H。SAA7113H支持隔行扫描，支持PAL、NTSC等多种视频输入格式，输出支持ITU_R BT．656等多种格式，通过I2C总线控制，即可实现对输入模拟信号的预处理、水平和垂直同步信号的分离，以及亮度和色度的设置等。
GM8180片内集成了标准的I2C总线控制器，SAA7113H通过I2C总线与GM8180连接。在I2C总线上连接2块SAA7113H时，可将其上的RTSO引脚悬空或拉低，为这两块SAA7113H配置不同的I2C地址。具体连接如图2所示。
1．2 音频采集模块
GM8180支持多种音频输入接口，包括1个AC97和2个I2S接口。I2S是Philips公司为数字音频设备之间的音频数据传输而制定的一种总线标准，主要用于家庭影院中的高质量音频D／A转换器。AC97则是以Intel为首的5家计算机厂商制定的规格标准，除规定音频帧格式外，还具有控制功能。
本系统使用Wolfson公司的WM8731音频芯片，通过I2S总线连接GM8180。WM8731可以提供CD音质的音频录音和回放，为16 Ω的负载提供50 mW的输出功率。该器件具有多种功耗降低模式，在回放模式的下典型功率消耗为8．5 mW，同步录音和回放时的功率消耗为24 mW。待机模式下，供电电流可降低到50μA。
