多路MPEG-4监控系统的设计与实现

3 PCl 总线控制模块

PCI总线控制模块采用的是PHILIPS公司的SAA7146A PCI桥芯片。它具有三个视频DMA通道和四个音频DMA通道，同时集成了一些单元模块，如MMU、BPS和HPS等。它还包含了众多接口，可以和众

数据扩展总线接口(DEBl)为外围设备提供了8/16位的数据传输和控制功能，支持立即传输和块传输两种方式。在系统中，SAA7l46A的DEBI跟MPEG-4压缩编码模块相连接，实现MPEG-4压缩码流的接收。同时，通过PCI总线接口模块，利用DMA传输方式在计算机和硬件板卡间实现压缩码流的高速传输。SAA7146A具有I2C总线接口，可以很方便地对具有12C接口的外围芯片进行控制。

SAA7146A中的D1接口可以和视频解码芯片或视频压缩芯片相连接，利用HPS可以对视频信号进行定标、缩放等处理，也可以利用BRS对视频信号进行CIF、QCIF或者QQCIF格式转换。 除此之外，SAA7146A还提供了与音频处理芯片连接的多个接口。

4 高速数据传输机制的设计

整个系统的软件主要由两部分组成。一是设备驱动程序，主要负责硬件板卡和计算机之间的交互；二是上层应用程序，用于实现系统的功能。由于多路监控系统的数据传输量非常大，因此设计一个高效的驱动程序以实现高速数据传输对整个系统的性能具有重要的影响。

图3

    4.1 驱动程序的设计

本系统的设备驱动程序采用了Windows 2000下的Windows Driver Model(WDM)驱动程序。在Windows2000中，系统有两种命名设备的方法：一种是使用符号连接名，但它的安全陛不是很好[4]；另一种是利用具有唯一性的GUID号表示设备接口。上层应用程序可以通过上面两种方法获得有效的设备句柄，并利用这个设备句柄实现对设备驱动程序的访问。当上层应用程序调用WIN32AHI函数后，将由Win32子系统调用I/O服务接口，并传送给内核模式下的I/O系统服务模块。接着，I/0管理器将检查这个请求的参数，然后创建一个合适的I/O请求包(1RP)。这个IRP经过分层驱动程序的处理传送给一个合适的设备驱动程序，并由这个程序通过硬件抽象层对硬件进行操作，完成这个IRP请求。最后，I/O管理器把结果和数据还回给应用程序[3]。

在本系统的Windows2000的WDM驱动程序中，除了基本的功能模块[3](如PNP模块、Dispatch模块、Power模块等)外，可以把其余部分大概分为板卡初始化模块、参数设置模块、中断服务模块和DMA传输模块等。

为了能够使PCI总线控制模块实时地从压缩编码模块中读取压缩码流，并及时地传送给计算机，本系统采用了中断机制。当压缩编码模块中的FIFO满时，压缩编码模块产生一个中断信号，通知PCI总线控制模块启动DMA，利用块传输方式读取FIFO中的数据。同时，IME6400将后面的编码数据暂存在外挂的SDRAM中。

PHILIPS公司的SAA7146A是一片具有总线主控DMA控制器的PCI桥芯片，可以实现内存和设备间快速的数据传输。本系统采用“基于包”的DMA传输方式；同时，为了进一步提高速度，使DMA将数据直接搬移到用户应用程序中所申请的循环缓存区中。DMA的流程如图4所示。其中，Saa7l46Read例程的主要功能是进行DMA的初始化操作，并启动编码码流输出。AdapterCon-trol例程确保计算机处理器高速缓存中的内容为当前使用的内存缓冲区中的内容。DpcForIsr例程完成内存物理地址和传输的数据长度的获得，并把它们写到DMA控制寄存器中，该例程还在合适的条件下与应用程序利用事件进行通信。

4.2 传输机制的设计

在数字监控系统中，为了实现数据的实时传输，应该仔细设计设备驱动程序和上层应用程序间的数据传输机制，来确保数据的完整性和实时性。

Windows2000操作系统把虚拟内存地址空间分为用户模式的虚拟地址空间和内核模式的地址空间。一般来讲，内核模式驱动程序几乎不使用用户模式的虚拟地址来访问内存。实际上，Windows2000操作系统为驱动程序访问用户模式的数据缓冲区提供