山東工商學院 趙燕麗 劉志猛

引 言

隨著人們生活水平的提高和對工作、生活環(huán)境中安全防衛(wèi)需求的增長，視頻監(jiān)控系統(tǒng)近年來得到了迅速的發(fā)展。傳統(tǒng)的基于PC機的視頻監(jiān)控系統(tǒng)多存在著諸如安裝攜帶不便、不能在惡劣環(huán)境下使用等一些缺點，這就亟待一種全新的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的出現(xiàn)。隨著近年來超大規(guī)模集成電路和嵌入式軟硬件技術的迅猛發(fā)展，特別是DSP、PowerPC等嵌入式芯片的出現(xiàn)，將嵌入式處理器應用到視頻監(jiān)控系統(tǒng)中不僅克服了上述基于PC機系統(tǒng)的一些缺點，而且其強大的功能加上豐富的外設接口和高度的可編程性使得視頻監(jiān)控的硬件和軟件都更窬易實現(xiàn)。正是由于越來越高的性價比加上體積小、成本低等獨特優(yōu)勢，使得嵌入式芯片在視頻監(jiān)控領域也漸漸擁有了一席之地。

1 系統(tǒng)概述

文中設計的通用視頻監(jiān)控系統(tǒng)，采用TI公司2002年生產的專用多媒體芯片TMS320DM642(簡稱“DM642”)作為處理器，能夠實現(xiàn)4路音視頻同時采集，并支持復雜的音頻視頻壓縮算法(如MPEG4標準)，可以24小時不間斷地進行有聲視頻的采集、回放與存儲。

系統(tǒng)的工作過程如下：系統(tǒng)上電或復位后，從Flash加載程序，完成對芯片的初始化和外圍硬件的配置等工作，之后便開始進行圖像采集。DM642通過I2C口對系統(tǒng)中的其他芯片進行控制，從攝像頭采集到的模擬視頻信號經(jīng)過視頻解碼器轉換為數(shù)字視頻信號，送入DM642的視頻通道(VP端口)；同步采集到的模擬音頻信號經(jīng)過音頻編解碼器模／數(shù)轉換后，送入DM642的音頻通道(McASP端口)。DM642將接收到的數(shù)字視頻信號和數(shù)字音頻信號用MPEG4標準編碼壓縮，再通過DM642擴展出來的ATA接口將數(shù)據(jù)以文件的格式存儲到本地硬盤，供日后調用。本系統(tǒng)主要由以下幾個模塊組成：DM642模塊、存儲模塊、視頻和音頻模塊、電源模塊等，系統(tǒng)結構如圖1所示。

2 DM642模塊

DM642基于C64x內核，并在其基礎上增加了很多外圍設備和接口，因而在實際工程中的應用更為廣泛和簡便。本系統(tǒng)使用50 MHz晶振作為DSP的外部時鐘輸入，經(jīng)過內部鎖相環(huán)12倍頻后產生600 MHz的工作頻率。DM642采用了2級緩存結構(L1和L2)，大幅度提高了程序的運行性能。片內64位的EMIF(External Memory Interface)接口可以與SDRAM、Flash等存儲器件無縫連接，極大地方便了大量數(shù)據(jù)的搬移。更重要的是，作為一款專用視頻處理芯片，DM642包括了3個專用的視頻端口(VP0～VP2)，用于接收、處理視頻和音頻數(shù)據(jù)，提高了整個系統(tǒng)的性能。此外，DM642自帶的EMAC口以及從EMIF 口擴展出來的ATA口，還為處理完成后產生的海量數(shù)據(jù)提供了存儲通道。

3 視頻和音頻模塊

設計中將DM642的VP0、VP1的A通道以及VP2的A、B通道都配置為視頻采集模式，可同時采集4路視頻信號。若要求進行本地回放，則將VP0端口的A通道設置為回放模式，此時最多可采集3路視頻信號。另外，將VP0和VP1的B通道配置成McASP功能，用于音頻處理。DM642與視頻、音頻編解碼芯片之間的數(shù)據(jù)都經(jīng)過這幾個專用的端口進行傳輸，但是對這些芯片的控制則是通過I2C總線實現(xiàn)的。

3.1 視頻輸入部分

采用模擬攝像頭進行視頻數(shù)據(jù)采集，需要使用視頻解碼芯片將采集到的模擬數(shù)據(jù)進行數(shù)字化，然后送給DM642的視頻端口進行處理。這里選用了4片TI公司生產的TVP5150A，與DM642的連接如圖2所示(只給出了1個芯片的連接圖)。

圖2中，TVP5150A的YOUT口與DM642的VP0口直接連接，用于數(shù)據(jù)的傳輸。點陣時鐘線和DM642上VP口的VP0_CLK相連，用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r鐘信號。DM642通過I2C總線對TVP5150A內部寄存器進行讀寫，達到控制該芯片的目的。

3.2 視頻輸出部分

設計中使用VP0的A通道進行視頻回放。對采集到的數(shù)據(jù)進行回放時需要先將數(shù)字視頻信號重新轉化為模擬信號，才能在監(jiān)視器上播放。這種轉換由Philips