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视频采集播放卡的设计与实现(1)

2014-09-21 01:39 摘 要 介绍了视频采集播放卡的总体设计，给出了硬件电路设计框图，重点阐述了驱动程序设计与实现。 关键词 视频采集播放卡 PCI总线 流Minidriver1 引言 随着宽带网络技术和流媒体技术的迅猛发展，计算机用户可以从网络上获得的影音资源日益丰富，人们不但可以从网络上下载，而且能够通过在线点播方式即时收看影音文件。在电视、计算机、宽带网络日益普及的今天，利用设备整合现有资源，充分发挥各设备优势，实现资源利用的最大化显得尤为重要。通过设计视频采集播放卡，实现音视频采集和计算机（网络）影音文件后台播放输出，有利于音视频资源的整合利用，提高资源利用率。2 总体方案 视频采集播放卡由硬件和软件两部分组成，如图1所示。硬件部分包括PCI接口模块、音频编解码模块、视频解码模块、视频编码模块以及电源模块等。软件部分包括驱动模块和应用程序模块。驱动模块属于底层的软件接口，主要为上层的应用程序提供硬件调用接口。图1 系统软硬件框图 当前计算机支持的媒体格式多种多样，自己去为每一种媒体格式编写编解码程序不太现实。在操作系统中有着丰富的编解码资源，如何利用这些资源就显得至关重要。Direct Show为Windows平台上处理各种各样的媒体文件播放、音视频采集等高性能要求的多媒体应用提供一个完整的解决方案。为了利用操作系统中提供的编解码资源，需要编写流Minidriver，利用包装Filter对硬件设备驱动程序进行包装，实现DirectShow 应用程序对硬件设备的访问。3 硬件实现 视频采集播放卡由多媒体控制器SAA7146A、视频编码器SAA7121H、视频解码器SAA7113H、音频编解码器TDA1309H、音频放大器TDA1308以及AT24C02等芯片组成，具体如图2所示。图2 硬件实现框图 计算机通过PCI总线与视频采集播放卡进行数据交互。通过配置SAA7146A内部寄存器，可以对芯片内部各功能模块进行控制，实现与外围芯片的数据交互。在视频采集过程中，模拟视频信号首先经过解码器SAA7113H，转换成标准的数字视频信号，SAA7146A芯片读取D1接口数据，并通过PCI总线上传给应用程序。在视频播放过程中，应用程序下传数据给SAA7146A，而后SAA7146A把视频数据传递给编码器SAA7121H，还原成模拟视频信号。音频信号采用TDA1309H实现数模和模数转换。4 驱动设计 驱动程序是受操作系统信任的、控制硬件设备的一组函数，它的优劣不仅事关硬件设备的功能实现，而且严重的设计缺陷还将造成操作系统的安全隐患。驱动程序开发采用DriverStudio2.7＋Windows DDK＋Visual C 6.0实现。由于采用DriverWorks建立的驱动程序框架已包含实现设备的初始化、卸载等基本功能代码，因此在开发PCI设备驱动程序时可以把主要精力集中于处理硬件访问、中断处理和DMA传输等问题。4.1 硬件访问 驱动程序通过读写与设备相关联的寄存器同外围设备进行通信。为了引用设备的寄存器，DriverWorks定义了类KIoRange和类KMemoryRange来分别实现I/O空间寄存器和内存映射寄存器的访问。映射的地址空间大小和类型由PCI设备配置空间的基地址寄存器值决定。 控制SAA7146A芯片实现任何一个完整的功能，都可能需要编写一组寄存器访问指令。由于芯片SAA7113H和SAA7121H使用I2C总线进行设置。为实现对I2C总线接口的访问，不但要设置状态寄存器IICSTA和传输控制寄存器IICTRF，而且要设置主控制寄存器MC1/MC2。图3所示为I2C单字节写操作的流程图。图3 I2C单字节写共2页: 1 [2] 下一页 论文出处(作者):
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