嵌入式DVR单芯片解决方案
向若谷
广州金鹏集团研发中心视频开发二部软件工程师，长期从事嵌入式数字多媒体设备的研发工作。
一、概述
嵌入式数字硬盘录像机（DVR）设计方案目前大致有三种架构：
1. 硬件方式：CPU＋硬压缩芯片。例如 IDT的 79RC32438 + INTIME
2. 软件方式：CPU＋DSP。例如 AMD + TRIMEDIA
3. 单芯片解决方案：主要是微控制器核+DSP处理核组成的各种多媒体SOC。
对于第一种架构，例如使用三星S3C2510 + INTIME芯片来实现DVR方案。因为缺少压缩算法的定制和升级能力的灵活性，以及标准不统一等原因都制约着这种方案，并且MPEG4的硬压缩芯片价格也不具有竞争优势。
由于嵌入式CPU的技术已经非常成熟，可以使用ARM系列，POWERPC系列的控制CPU，专用DSP的运算速度也已能够满足现有一些算法的需求，所以目前较为流行的实现方式是CPU+DSP架构, 但它需要分别对CPU和DSP进行编程，可能针对不同的操作系统完成程序设计。另外，DSP程序的稳定性需要花费很大的精力。
很多厂商推出的针对数字多媒体设备的单芯片解决方案，往往是集成了RISC和 DSP 处理核、操作系统、软件、工具以及技术支持的综合型解决方案，软硬件设计相对简单，具有容易开发和高集成低成本的明显特点。比较适用于快速开发各种优化的嵌入式DVR设备。缺点就是灵活性差，可选择性差，受芯片厂商的制约。
在众多的单芯片方案中，大致又可以分为两类：采用可编程的DSP处理核，比如Philips的PNX8550和TI的达芬奇，或者采用不可编程的硬处理核，比如SIGMADESIGNS的EM8620L和智原科技的FIC8120等。
以下我们简单介绍一下这几种SOC解决方案。
二、PNX8550
作为一个高度集成的媒体处理器，PNX8550片内包括三个处理器核：一个250MHz 的MIPS32处理器、两个240MHz VLIW多媒体处理器。MIPS32主要运行Linux操作系统，处理网络通讯、文件系统、存储管理等非实时任务；多媒体处理器负责视音频处理，如：MPEG4、H.264的编解码等。同时，片内还有硬件模块执行一些核心的视频操作，如硬件的MPEG2解码器，处理视频的缩放的MBS（Memory Based Scaler），负责图像的合成、后处理及输出的QVCP（Quality Video Composition Processor）。
PNX8550包括一系列功能扩展的接口，其中的PCI-HOST组件，可以通过PCI总线扩展更多的功能，使得产品很容易适应未来的需要，比如串行ATA存储等。
从右框架示意图可看出，PNX8550只需要添加少量的外部芯片，即可以完成一个4路嵌入式DVR的全部功能。而且通过PCI总线，容易实现功能和容量的扩展。
三、达芬奇
达芬奇技术是TI推出的集成了DSP处理器、软件、工具以及技术支持的综合型解决方案系列，非常适用于开发各种优化的数字视频终端设备。该技术使OEM厂商能够更轻松、更快速地开发各种低成本的创新型数字视频产品，为用户带来全新的数字视频体验。达芬奇技术可以加速数字视频应用的创新，并使之拥有更为广阔的市场前景。
达芬奇处理器基于高性能的DSP平台—TI TMS320C6000TM，采用ARM926 处理核 + TI 最新的 C64x+TMDSP内核。达芬奇处理器包含基于可扩展、可编程DSP的SOC（可从DSP与ARM内核进行定制），同时还包含针对视音频应用而优化的加速器与外设，如视频加速、ATA、USB2.0主控等，比较符合嵌入式DVR对价格、性能以及功能等多方面的需求。
运行于达芬奇处理器之上的达芬奇软件包括嵌入式操作系统（LINUX、Wince）、标准的视频、影像、音频以及语音编解码器以及二者之上的API。该架构能充分利用芯片资源，其内置于可配置的框架内，让DVR厂商通过流行操作系统内部已公布的 API实现快速的软件开发。
达芬奇实现DVR的框架与PNX8550类似，但是其不提供PCI接口，不便于功能和容量扩展。
四、EM8620L
EM8620L是SIGMADESIGNS公司的一款多媒体处理器，包括一个166MHZ的ARM处理核以及基于DSP技术的视音频解压模块。片上包含了显示控制、PCI总线主控制器、ATA控制器等多种外设。
ARM处理核没有MMU，由厂家提供整合的uCLinux操作系统，方便OEM厂商快速开发DVR产品。视音频解压模块支持标准MPEG4码流的解码。通过PCI总线，可以扩展DSP或者其他压缩芯片完成视音频压缩。
从右框架示意图来看，EM8620L实现4路嵌入式DVR，需要添加的外部芯片更少，但需要一个外扩的编码芯片。
五、FIC8120
FIC8120是中国台湾志原科技的一款多媒体处理芯片，包括一个190MHZ的ARM处理核以及一个视音频编解码模块。片上包含了显示控制、PCI总线主控制器、ATA控制器、以太网控制器、USB2.0OTG等多种外设。原厂提供LINUX开发套件。
可见，几乎不用添加外部芯片，FIC8120就能实现一个4路DVR，但是因为此芯片主要是针对IP CAMERA设计，所以各功能模块的性能会阻碍容量的进一步提高。
六、总结
通过对以上4种芯片的简单介绍，可以看出，随着数字多媒体市场的成熟，越来越多的厂家推出了各种针对数字媒体的SOC，都包含了一个RISC处理核和比较丰富的外部接口模块，如ATA、USB等。对于视音频编解码核，有的采用内置DSP核，成本较高，开发周期较长，但是功能强大，主要针对中高端的DVR设备；有的采用内置硬编解码模块，成本较低，但是功能和灵活性都有欠缺，适用于低端的DVR设备。