2 系统软件设计
在软件的设计上,采用ARM-Linux 2.6操作系统作为嵌入式服务器软件的承载平台。ARM-Linux的源代码完全免费开放,内核可任意裁剪,应用程序和驱动都非常丰富。在ARM-Linux操作系统的基础上,通过Vide04Linux(V4L)接口采集的视频图像交由GM8180片内的H.264编码引擎进行压缩编码;音频上,通过OSS接口采集PCM数据进行自适应多速率窄带语音(AdaptiveMulti-Rate NarrOWband,AMRNB)编码。通过RTSP流媒体服务器为用户提供实时的音视频访问服务。
2.1 视频采集驱动
V4L是Linux下用于获取视频数据的通用API接口。将GM8180的视频采集封装成V4L接口,以便位于应用层的RTSP服务器开发使用。V4L驱动程序需向操作系统内核注册video_device设备,用于指定文件操作接口,使得用户层可以通过标准文件操作来采集视频。
视频采集的流程如图4所示,用户设置采集参数(例如图像分辨率)时,驱动需要完成SAA7113H和GM8180片上视频采集控制器的寄存器设置,以及驱动内核态下图像数据缓冲区的分配等工作。此后,应用层以VIDIOCMCAPTURE标志和VIDEOSYNC标志为参数循环调用ioctl()函数来获得视频图像数据。
当应用程序以VIDIOCMCAPTURE标志调用ioctl()函数时,驱动检查采集控制器和DMA状态,如果当前是正常的采集状态,则ioctl()系统调用返回;如果当前不是正常的采集状态,则重新触发采集控制器和DMA。当应
用程序以VIDEOSYNC标志调用ioctl()函数时,驱动先判断采集缓冲区内是否有图像数据,没有则将调用者挂起在采集等待队列中。直到采集完1帧完整的数据,在DMA中断响应函数中调用wake_up()函数将采集等待队列中的进程唤醒,返回图像数据给应用层调用者。
2.2 H.264编码引擎
GM8180片上集成支持基线档次的H.264编码引擎,该编码引擎遵循AMBA 2.0总线规范。H.264编码引擎通过AHB总线与主CPU和其他片上模块相连。编码引擎同时具有AHB主、从模块功能:
◆当主CPU访问编码引擎内部寄存器时,编码引擎为从模块,主CPU作为主模块;
◆当编码引擎通过内建DMA读写系统内存时,编码引擎为主模块,DDR控制器为从模块。