QNX 下嵌入式視頻監控系統研究

摘要：根據視頻監控的特點，設計了一種強實時的嵌入式視頻監控系統。系統基于QNX(Quick UNIX)嵌入式實時操作系統，采用異構雙核處理器芯片OMAP3530為核心的開發平臺，實現了視頻的編解碼和傳輸過程。
關鍵詞：QNX；視頻監控系統；視頻編解碼；OMAP3530

引言
嵌入式視頻監控系統是當今嵌入式系統發展的熱門應用，尤其是數字化視頻監控系統越來越受到客戶的青睞。目前，嵌入式視頻監控系統大多基于Linux操作系統完成，這對于系統CPU是一個不小的開銷；同時，系統的穩定性和實時性無法得到很好的保障。本文提出一種基于QNX系統的視頻監控系統。QNX(Quick UNIX)是一種實時的微內核操作系統，有利于減小系統CPU開銷，并提升系統的穩定和實時性能；用OMAP 3530處理器中的DSP核來完成視頻的編解碼，有利于提升視頻畫面質量，提高視頻傳輸速率。

1 系統整體設計
視頻監控系統方案是基于開放式多媒體應用平臺OMAP設計的。OMAP3530芯片集成了高性能、低功耗的DSP核與控制性能較好的ARM內核，是一種開放式的、可編程的體系結構。系統ARM端負責初始化整個芯片，包括ARM、DSP、TC(Traffic Controller，流量控制器)等的時鐘設置，DSP的開啟和復位，以及LCD、定時器等各個外設的初始化。DSP端負責視頻的編解碼。監控系統硬件結構圖如圖1所示。監控系統主要由OMAP3530芯片、USB攝像頭、液晶顯示器、存儲模塊(SDRAM、ROM、Flash)、JTAG構成。USB攝像頭獲取視頻信息后，經OMAP3530部進行視頻編解碼處理后，存儲在存儲介質上，或在液晶顯示器上進行顯示。

1．1 OMAP3530平臺介紹
OMAP3530主要由ARM內核、DSP內核及流量控制器TC組成。
OMAP3530采用ARM Cortex—A8核，工作主頻最高可達720 MHz。它具有存儲器管理單元、16 KB的高速指令緩沖存儲器、16 KB的數據高速緩沖存儲器和256KB的二級Cache；片內有64 KB的內部SRAM，為液晶顯示等應用提供了大量的數據和代碼存儲空間。ARM內核擁有整個系統的控制權，可以設置DSP、TC以及各種外設的時鐘及其他工作參數，控制DSP的運行停止。本設計通過ARM完成對整個視頻監控系統的控制和調度。
DSP內核TMS320C64X+采用3項關鍵的革新技術：增大的空閑省電區域、變長指令和擴大的并行機制。另外，TMS320C64X+內核增加了固化了算法的硬件加速器，來處理運動估計、8×8的DCT／IDCT和1／2像素插值，降低了視頻處理的功耗。
流量控制器TC用于控制ARM、DSP以及本地總線對OMAP3530內所有存儲器的訪問。
1．2 雙核之間的通信
系統的實現，需要讓ARM核與DSP核實現協調的通信。利用Codee Engine構架，可以實現和管理ARM與DSP雙核之間的數據通信。
Codec Engine是一組用來配置和運行DSP端的符合xDAIS算法的架構，它把符合xDAIS算法納入其架構之下，讓ARM端的QNX可以調用它提供的VISA標準接口，從而實現ARM與DSP的軟件管理。圖2是CodecEngine下一個應用程序的通用構架。

圖2中，應用程序(Application)或者中間層(mediamiddle ware)調用核心引擎和VISA的API。VISA的API使用存根(Video Encode Stubs)來訪問核心引擎SPI(系統編程接口)和構架(Video Encode Skeleton)。這些構架訪問核心引擎和VISA的SPI。VISA的SPI訪問底層算法。