音视频数据采集接口电路设计方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电路设计技术领域，主要涉及采集系统的接口电路设计和实现，具体是一种音视频数据采集接口电路设计与实现。可实现对压缩后的音频和视频数据的FPGA缓存和PCI总线传输。
【背景技术】
[0002]音视频数据采集是当今非常流行的流媒体技术，流媒体技术顾名思义就是将采集到的视频或者音频信息通过数字化压缩等方式形成流文件的格式。此格式一般用来传输或者存储信息文件，需要时按照一定的方式将流媒体文件播放出来。这其中涉及到很多的技术:包括音视频的采集及量化、颜色空间转换、模数转换、音视频压缩、音视频打包、音视频同步。总体而言基于这些技术的音视频压缩已经发展的十分成熟，因此对于音视频压缩数据的存储和传输就显得尤为重要。并且针对具体的项目还要设计专门的缓存器和接口电路来配合相关的音视频数据采集系统。
[0003]—般的音视频数据采集系统针对固定的视频制式、视频帧率，而遇到制式发生变化、P/Ι帧比率变化、帧率变化等情况，这样的接口电路就不能满足音视频数据传输的需要，或造成资源浪费，或不能适应高速的速率传输要求，因此设计专用的缓存器及接口电路是非常迫切也是必要的。
[0004]TI公司自2008年推出Davici系列芯片以来，对于音视频数据的采集及网络传输的努力从未间断，不断有新的芯片及技术更新。DM365属于技术和使用较为成熟的音视频压缩技术芯片，这一达芬奇系列芯片在视频监控、信息采集等方面发挥着重要的作用。
[0005]国内外针对这一系列芯片的设计也存在很多，但其价格一般过高，并且开发技术的不透明性，使用者购买后进行后续开发的难度很大。TI公司在中国的合作商合众达、瑞泰等公司，虽然都推出了基于达芬奇技术的开发板，但只是提供了个别的压缩例程，不能用做音视频压缩的成熟设计。我国在这方面还没有形成大规模的应用案例，尤其在军工方面，主要是因为关键技术都掌握在外国的一些大信号处理公司，离正式大规模生产还存在很大差距。
[0006]针对压缩数据的传输和存储因输入输出接口不同，设计也存在很大差别，需要针对现实情况进行设计，以满足特定的要求。
[0007]本发明针对项目中遇到的特定的PCI总线，设计专用的接口电路，通过对功能配置信息缓存器、管道配置信息缓存器、压缩数据双级缓存器的设计，完成了对DSP功能配置信息传输、管道配置信息传输、压缩数据双级缓存和广播时间信息传输的工作。
【发明内容】
[0008]本发明的目的就是提供一种适应不同视频制式、P/Ι帧比率、帧率、不同数据速率传输要求的、误码率低的音视频数据采集接口电路，这种电路可以应用在各种速率变化的数据采集系统中。
[0009]本发明是一种音视频数据采集接口电路设计方法，其特征在于，不仅在音视频数据采集输出端设计有与采集输出端连接的数据压缩单元，并且采用FPGA构成信息缓存和传输模块，此缓存区模块通过SPI单向通信总线和EMIF双向通信总线与数据压缩单元连接，通过PCI总线与上位机连接;在FPGA内部设计有功能配置信息缓存区、管道配置信息缓存区、广播时间缓存区和压缩数据双级缓存区，实现了对可变速率的音视频数据缓存与传输。
[0010]本发明与现有的技术相比具有以下优点:
[0011]1.设计了一种适应不同视频制式、P/Ι帧比率、帧率的音视频数据采集接口电路，可通过上位机设置视频制式、P/Ι帧比率、帧率，并依此将配置信息写入功能配置信息缓存区和管道配置缓存区中。
[0012]2.设计了FIFO-RAM双级缓存器，并在FIFO中加入计数器，控制每一次从FIFO中读出的数据量，此数据量的大小随管道配置数据而改变。并且根据计数器控制FIFO到RAM的开启使能，避免FIFO无数据发出时RAM读取空数据。
[0013]3.由于FIFO到RAM的特殊设计，RAM需对数据进行特定地址的存储，而不需提供额外的地址线。
[0014]3.在第二级缓存器中，需对两个RAM缓存器进行切换，根据小周期信号的脉冲特性，设计输入输出选择开关，加入D触发器，利用每一次小周期信号到来时输出翻转的特性，控制第二级缓存器的交替输入和输出。
[0015]4.广播时间信息的传输需和DSP的SPI接口连接，但SPI为串行接口，故设计串_并_串的传输接口，通过串行接口读入地址，对多个地址内数据进行串行输出。
【附图说明】
[0016]图1为本发明的音视频压缩编码传输方案的总体流程图；
[0017]图2为本发明中功能配置信息缓存区设计图；
[0018]图3为本发明中管道配置信息缓存区设计图；
[0019]图4为本发明中广播时间信息缓存区设计图；
[0020]图5为本发明中压缩数据双级缓存区设计图；
[0021 ]图6为本发明中功能配置信息缓存区仿真结果图；
[0022]图7为本发明中管道配置信息缓存区仿真结果图；
[0023]图8为本发明中压缩数据双级缓存区仿真结果图；
[0024]图9为本发明中广播时间信息缓存区仿真结果图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本发明的作详细描述。
[0026]国内外针对音视频数据采集的设计也存在很多方案，但其价格一般过高，并且开发技术的不透明性，使用者购买后进行后续开发的难度很大。TI公司在中国的合作商合众达、瑞泰等公司，虽然都推出了基于达芬奇技术的开发板，但只是提供了个别的压缩例程，不能用做音视频压缩的成熟设计。我国在这方面还没有形成大规模的应用案例，尤其在军工方面，主要是因为关键技术都掌握在外国的一些大信号处理公司，离正式大规模生产还存在很大差距。并且针对压缩数据的传输和存储因输入输出接口不同，设计也存在很大差另IJ，许多场合需要针对现实情况进行设计，以满足特定的要求。本发明正是为此展开的研究与开发。
[0027]实施例1
[0028]本发明是一种音视频数据采集接口电路设计方法，同时提供了适应不同视频制式、P/Ι帧比率、帧率的音视频数据采集接口电路，本发明对音视频采集系统方案进行整体设计，然后分别对配置信息缓存器、压缩数据缓存器和广播时间信息缓存器进行设计。参见图1，先通过摄像头采集到的RGB模拟视频流，传入视频模数转换芯片中做采样处理，再传入数据压缩单元中，在其中完成色彩空间转变，由此完成模拟视频的采样工作，视频流由模拟视频转换为数字视频。通过MIC采集到原始声音传入音频模数转换中进行采样处理，由模拟声音变为数字声音，传输到数据压缩单元中，等待下一步压缩。接着数据压缩单元对音视频数据进行压缩、打包形成TS流。一般情况下，视频制式、P/Ι帧比率、帧率固定，则可直接将TS流传入到上位机中，但本发明针对视频制式、P/1帧比率、帧率的变化及其变化情况均加以考虑，不仅在音视频数据采集输出端设计有与采集输出端连接的数据压缩单元，并且采用FPGA构成信息缓存和传输模块，此缓存区模块通过SPI单向通信总线和EMIF双向通信总线与数据压缩单元连接，通过PCI总线与上位机连接。在