摘要：DM642是美国的TI公司针对数字视频和图像应用设计的一款高性能数字信号处理器；NDK（Network Developer’s Kit）是在DSP上进行网络协议开发的工具包。本文研究了NDK在DM642上的具体应用，并以MPEG2编解码库为基础，开发了一个基于TCP/IP协议的模块化的网络视频传输系统。此系统软件框架具有结构灵活、易于升级等特点，可应用于各类视频压缩标准的网络。
关键词：DM642；NDK；MPEG2；RF5；视频传输 近年来，信源编码技术有了长足的进步，形成了新一代的技术标准，如H.264，AC-1等，为音视频服务提供了新的发展空间。另一方面，TCP/IP协议逐渐成为视频传输网络的主流。TI 公司针对视频和图像应用推出了数字媒体处理器DM642。该芯片内部时钟高达600MHZ，最大处理能力达到4800MIPS。在音视频方面，集成了3个可配置的视频端口（VP），多通道音频串口。在网络接入方面，DM642集成了10/100Mbps的以太网MAC,适用于开发以太网多媒体通信设备。本文通过开发一个基于TCP/IP的模块化的网络视频传输系统，重点讨论了NDK在DM642上的应用问题。
1 NDK和RF5简介
TI的集成开发环境中的实时操作系统是DSP/BIOS，它并不包含网络功能。为了解决这个问题，TI结合其C6000系列推出了NDK（Network Developer’s Kit），该开发包可以用较少的资源消耗支持TCP/IP。NDK仅用200~250kB程序空间和95kB数据空间即可支持常规的TCP/IP服务，包括应用层的telnet，DHCP，HTTP等。所以，NDK很适合目前嵌入式系统的硬件环境，是实现DSP上网的重要支撑工具。
软件参考框架（Reference Framework）是TI为使用DSP/BIOS和TMS320DSP算法标准的应用开发者提供的。参考框架有不同的版本，其中RF5适合在C6000系列DSP上使用多任务、多通道和多算法来开发较复杂的应用。RF5包括4种元素：任务(Task)、通道(Channel)、单元(Cell)和算法(Algorithm)。算法是最基本的元素,每一个算法完成一项特定的工作，然后按XDIAS算法规范封装成一个单元，一个或多个单元注册进通道后，在通道里按一定的顺序执行。一个任务中可以放入一个或多个通道，以实现特定的应用。
下面就用一个具体的实例说明如何在DM642上利用NDK实现一个简易的视频传输系统。硬件平台是TI的DM642EVM，软件环境是CCS 2.20.18。
2 视频传输系统的软件架构
TI公司为DM642EVM提供了例程mpeg2_loopback，集成了MPEG2编码和解码库。它使用RF5，运行三个任务：输入任务，处理任务和输出任务。它们的优先级是相同的，为避免发生资源抢占的情况，任务之间用SCOM进行同步和通信。输入任务从NTSC输入设备中获取帧，转换成YUV4:2:0格式，然后向处理任务发SCOM_message，在message中包含帧的地址；处理任务把帧进行MPEG2编码，然后把比特流传给解码通道进行解码，再传给输出任务；输出任务将帧转换成YUV4:2:2的格式后在NTSC输出设备上显示，然后向输入任务发一个SCOM_message，告诉它可以继续采集下一帧。三个任务用SCOM_message构成一个回环（loopback）。如图1所示。 3 网络传输模块开发
上述例程把编码和解码都放在TskVideoProcess中，通常用来演示。实际应用中编码和解码往往在不同的地方，比如视频监控，一端采集图像、编码、通过以太网或其他方式发出去，另一端接收下来进行解码，输出显示。因此有必要把编码和解码分开，然后添加网络。
3.1 将编码和解码分开
 把原来的“处理任务”分成“编码任务”和“解码任务”。输入任务和编码任务用一对SCOM消息通信。输入完成后发一个SCOM消息给编码任务，消息中包含帧的指针。编码任务开始工作，完成后再通知输入模块。由于编码前的帧和编码以后的帧放在不同的内存区域，这样就保证不会出现内存读写冲突的情况。同理，解码模块和输出模块也利用一对SCOM消息通信。如图2所示。
下面截取编码任务tskEncode.c中的代码来说明SCOM的用法。
    ScomBufChannels *pMsgBuf;
ScomBufChannels scomBufMessage;
while (1) {
//等待输入任务的消息，如果没来则一直等下去
pMsgBuf = SCOM_getMsg (fromInputtoEnc, SYS_FOREVER);
………. //编码
//编码完毕，将SCOM还给输入任务，使其继续采集视频
SCOM_putMsg (fromEnctoInput, pMsgBuf);
//编好的数据流存在bitBuf里面，将这个地址放在SCOM中
scomBufMessage.bufChannel = bitBuf;
//向网络发送模块发消息，消息中含有编好的文件地址
SCOM_putMsg (fromEnctoNet, &scomBufMessage);
//等待网络发送模块送回SCOM，如果没送回就一直等下去
SCOM_getMsg (fromNettoEnc, SYS_FOREVER);
}
3.2 添加网络发送任务和接收任务
在BIOS里创建一个静态的任务，取名network_main。在network_main()里打开系统，配置好IP和子网掩码，然后创建一个动态的任务，完成数据的发送或接收。假设发送函数名为taskNetworkTx，任务优先级是5，创建的语句是：hSend = TaskCreate (tskNetworkTx, "NetTx", 5, 0x2000, 0, 0, 0);接收端为tskNetworkRx，创建的语句是：hRecv = TaskCreate (tskNetworkRx, "NetRx", 5, 0x2000, 0, 0, 0);tskNetworkTx和tskNetworkRx两个函数内部是具体的套接口（socket）编程，根据实际需要可以采用TCP或UDP协议。以发送端为例，采用UDP协议，代码如下：
void tskNetworkTx () {
……...//声明socket，打开SCOM
//打开任务
    fdOpenSession (TaskSelf ());
//sudp是数据报套接口
sudp = socket (AF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP);
//配置目标IP地址和端口号
    bzero (&sin1, sizeof (struct sockaddr_in));
    sin1.sin_family = AF_INET;
    sin1.sin_len    = sizeof( sin1 );
    sin1.sin_port   = htons (7);
    sin1.sin_addr.s_addr = inet_addr ("192.168.0.7");
 for ( ; ;){
        //等待编码器将数据指针发送过来
        pMsgBuf = SCOM_getMsg (EnctoNet, SYS_FOREVER);
//将数据指针存到mpg_buf里
        mpg_buf = pMsgBuf->bufChannel;
     //发送以mpg_buf开始的1KB数据
        sendto (sudp, (UINT8 *) mpg_buf, 1000, 0, &sin1, sizeof (sin1));
//将SCOM还给编码器
     SCOM_putMsg (NettoEnc, pMsgBuf);
     }
}
添加网络收发模块后的系统流程如图3所示。
4 总结与展望
本视频传输系统在DM642EVM上调试、运行通过，实现了MPEG2实时视频压缩/解压缩和以太网络传输等功能。当前在以DSP为硬件环境的系统中应用TCP/IP协议已成为开发热点。随着新一代视频压缩标准的普及，以及以数字机顶盒为代表的网络流媒体的广泛应用，集成了网络模块的视频处理芯片必将拥有更广阔的应用前景。
本文作者创新点：以一个具体实例——MPEG2视频传输系统说明了NDK的应用过程以及需要注意的问题，列出了部分重要的代码，并做了详细的说明，对在TI DSP上进行网络模块的开发具有重要的借鉴意义。