基于DM642的视频监控系统硬件设计
发布时间：2008-01-04 08:29:14 作者:
基于DM642的视频监控系统硬件设计 山东工商学院 赵燕丽 刘志猛 引 言 随着人们生活水平的提高和对工作、生活环境中安全防卫需求的增长，视频监控系统近年来得到了迅速的发展。传统的基于PC机的视频监控系统多存在着诸如安装携带不便、不能在恶劣环境下使用等一些缺点，这就亟待一种全新的视频监控系统的出现。随着近年来超大规模集成电路和嵌入式软硬件技术的迅猛发展，特别是 DSP、PowerPC等嵌入式芯片的出现，将嵌入式处理器应用到视频监控系统中不仅克服了上述基于PC机系统的一些缺点，而且其强大的功能加上丰富的外设接口和高度的可编程性使得视频监控的硬件和软件都更窬易实现。正是由于越来越高的性价比加上体积小、成本低等独特优势，使得嵌入式芯片在视频监控领域也渐渐拥有了一席之地。 1 系统概述 文中设计的通用视频监控系统，采用TI公司2002年生产的专用多媒体芯片TMS320DM642(简称“DM642”)作为处理器，能够实现4路音视频同时采集，并支持复杂的音频视频压缩算法(如MPEG4标准)，可以24小时不间断地进行有声视频的采集、回放与存储。 系统的工作过程如下：系统上电或复位后，从Flash加载程序，完成对芯片的初始化和外围硬件的配置等工作，之后便开始进行图像采集。DM642通过 I2C口对系统中的其他芯片进行控制，从摄像头采集到的模拟视频信号经过视频解码器转换为数字视频信号，送入DM642的视频通道(VP端口)；同步采集到的模拟音频信号经过音频编解码器模／数转换后，送入DM642的音频通道(McASP端口)。DM642将接收到的数字视频信号和数字音频信号用 MPEG4标准编码压缩，再通过DM642扩展出来的ATA接口将数据以文件的格式存储到本地硬盘，供日后调用。本系统主要由以下几个模块组成： DM642模块、存储模块、视频和音频模块、电源模块等，系统结构如图1所示。 2 DM642模块 DM642基于C64x内核，并在其基础上增加了很多外围设备和接口，因而在实际工程中的应用更为广泛和简便。本系统使用50 MHz晶振作为DSP的外部时钟输入，经过内部锁相环12倍频后产生600 MHz的工作频率。DM642采用了2级缓存结构(L1和L2)，大幅度提高了程序的运行性能。片内64位的EMIF(External MEMORY Interface)接口可以与SDRAM、Flash等存储器件无缝连接，极大地方便了大量数据的搬移。更重要的是，作为一款专用视频处理芯片， DM642包括了3个专用的视频端口(VP0～VP2)，用于接收、处理视频和音频数据，提高了整个系统的性能。此外，DM642自带的EMAC口以及从 EMIF 口扩展出来的ATA口，还为处理完成后产生的海量数据提供了存储通道。 3 视频和音频模块 设计中将DM642的VP0、VP1的A通道以及VP2的A、B通道都配置为视频采集模式，可同时采集4路视频信号。若要求进行本地回放，则将VP0端口的A通道设置为回放模式，此时最多可采集3路视频信号。另外，将VP0和VP1的B通道配置成McASP功能，用于音频处理。DM642与视频、音频编解码芯片之间的数据都经过这几个专用的端口进行传输，但是对这些芯片的控制则是通过I2C总线实现的。 3.1 视频输入部分 采用模拟摄像头进行视频数据采集，需要使用视频解码芯片将采集到的模拟数据进行数字化，然后送给DM642的视频端口进行处理。这里选用了4片TI公司生产的TVP5150A，与DM642的连接如图2所示(只给出了1个芯片的连接图)。 图2中，TVP5150A的YOUT口与DM642的VP0口直接连接，用于数据的传输。点阵时钟线和DM642上VP口的VP0_CLK相连，用于数据传输的时钟信号。DM642通过I2C总线对TVP5150A内部寄存器进行读写，达到控制该芯片的目的。 3.2 视频输出部分 设计中使用VP0的A通道进行视频回放。对采集到的数据进行回放时需要先将数字视频信号重新转化为模拟信号，才能在监视器上播放。这种转换由PHILIPS公司生产的SAA7121来完成，视频回放部分的电路连接图如图3所示。 图3中，DM642的VP0端口向SAA7121的MP口输出BT.656格式的数字视频信号，经过SAA7121芯片内部数据管理模块分离出Y信号和Cb、Cr信号；然后再送到片内相应的模／数转换模块将数字信号变换为模拟视频信号；最后由CVBS(复合视频信号)或者Y、C(S-端子信号)引脚输出。SAA7121的时钟信号LLC为27 MHz，由DM642的VP0CLK1提供，而DM642的VP0CLK1则是来自于TVP5150A的SCLK引脚，这就使得视频的采集和回放达到同步要求。DM642通过I2C接口对SAA7
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