主頁(yè)（http://www.130131.com）：基于DM642嵌入式無(wú)線視頻監(jiān)控硬件設(shè)計(jì) 摘要:選用TMS320DM642作為系統(tǒng)CPU,并采用最新視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264壓縮算法,實(shí)現(xiàn)基于CDMA網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臒o(wú)線視頻監(jiān)控和視頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。文中詳細(xì)地描述了系統(tǒng)組成、結(jié)構(gòu)和功能,對(duì)系統(tǒng)各個(gè)組成模塊進(jìn)行了詳細(xì)分析和設(shè)計(jì),主要包括視音頻輸入、CDMA傳輸串口、DE及USB通信等模塊,并針對(duì)DM642高速CPU,分析了系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題。 無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)是公安、交通、水利等行業(yè)的重要裝備,目前無(wú)線視頻傳輸設(shè)備主要采用微波方式,其致命弱點(diǎn)是傳輸距離短,有障礙物時(shí)傳輸距離大為減少,多年來(lái)一直沒(méi)有得到很好的解決。隨著運(yùn)營(yíng)商在國(guó)內(nèi)大部分地區(qū)推出GRPS和CDMA1x公共無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò),通過(guò)公共無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻已成為當(dāng)今研究和應(yīng)用的熱點(diǎn),它能徹底解決微波方式的短距離問(wèn)題。由于公共無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的帶寬比較窄且不穩(wěn)定,采用編碼效率不高的視頻壓縮算法(如H.263、MPEG-4等),傳輸效果不理想,無(wú)法滿足大多數(shù)監(jiān)控場(chǎng)合的要求。H.264是JVT制定的最新視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn),比H.263和MPEG-4在同質(zhì)量時(shí)碼流可低50%,同時(shí)支持無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸,但其運(yùn)算復(fù)雜度也是H.263和MPEG-4的3-5倍,因此一般的CPU系統(tǒng)無(wú)法滿足要求。 TMS320DM642是TI最新推出的高性能數(shù)字媒體處理器,指令最高可達(dá)4800MIPS,可以滿足實(shí)時(shí)H.264編碼算法的要求。本文設(shè)計(jì)了基于TMS320DM642的嵌入式系統(tǒng),采用H.264視頻編碼算法,成功的開(kāi)發(fā)了基于CDMA傳輸?shù)臒o(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)。 1無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成 ①一路PAL/NTSC標(biāo)準(zhǔn)模擬視頻輸入,一路模擬音頻輸入;②采用CDMA接入方式將視頻數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送;③采用CF卡或硬盤(pán)對(duì)視頻進(jìn)行本地存儲(chǔ);④發(fā)送圖像和保存圖像的尺寸和幀率等參數(shù)可調(diào);⑤可通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制,并且要求低功耗。 1.2系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)
圖1視頻發(fā)送終端系統(tǒng)框圖 2無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) DM642處理器內(nèi)部集成了TMS320C64X的DSP內(nèi)核,在600MHz運(yùn)行速度下,指令可達(dá)4800MIPS,由于其強(qiáng)大的運(yùn)算能力,可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的H.264編解碼算法。 DM642內(nèi)部集成了外部?jī)?nèi)存接口(EMIF)控制單元,通過(guò)20根地址線和64位數(shù)據(jù)總線可直接與外部的SDRAM、FLASH進(jìn)行連接。本系統(tǒng)中由于采用100MHz的SDRAM,考慮到信號(hào)完整性,SDRAM直接與DM642連接,而FLASH通過(guò)總線加以驅(qū)動(dòng)后加以連接。 2.2視頻輸入模塊 SAA7113H為9bit視頻解碼器,其內(nèi)部有由視頻源選擇、反混疊濾波器和ADC組成的兩通道模擬預(yù)處理電路、增益控制、時(shí)鐘發(fā)生電路(CGC)、多標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字解碼器、亮度飽和度控制電路等組成。它支持PAL、NATSC等多種視頻輸入格式,輸出支持標(biāo)準(zhǔn)的ITU.656YUV4∶2∶28bit格式,通過(guò)I2C總線進(jìn)行控制,只需一個(gè)24.576MHz外部晶振,采用3.3V電源、具有小于0.5W的功耗。SAA7113H與DM642接口見(jiàn)圖2。
2.3音頻輸入輸出(CODEC)模塊 TLV320AIC23B是TI推出的一款高性能的立體聲音頻Codec芯片,內(nèi)置耳機(jī)輸出放大器,支持MIC和LINEIN兩種輸入方式(二選一),且對(duì)輸入和輸出都具有可編程增益調(diào)節(jié)。AIC23B的模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADCs)和數(shù)模轉(zhuǎn)換(DACs)部件高度集成在芯片內(nèi)部,采用了先進(jìn)的Sigma-delta過(guò)采樣技術(shù),可以在8k到96k的頻率范圍內(nèi)提供16bit、20bit、24bit和32bit的采樣,ADC和DAC的輸出信噪比分別可以達(dá)到90dB和100dB。AIC23B還具有很低的能耗,回放模式下功率僅為23mW。AIC23B與DM642接口見(jiàn)圖3。
圖3AIC23B與DM642接口 2.4CDMA無(wú)線傳輸串口模塊 TL16C752B是UART收發(fā)器,最高波特率可以達(dá)到3Mb/s(使用48MHz時(shí)鐘源時(shí)),其內(nèi)部具有64byte發(fā)送/接收FIFO,接收FIFO的啟動(dòng)和停止可通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn),支持多種波特率、多種串行數(shù)據(jù)格式。DM642與其連接采用EMIF控制,地址線A0～A2、數(shù)據(jù)線D0～D7、讀寫(xiě)控制信號(hào)IOR/IOW與經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)的總線相連,而選通信號(hào)CSA/CSB由GAL產(chǎn)生。TL16C752B與Q2358C模塊之間通過(guò)MAX3243進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換連接。圖4給出一路串行接口連接方式。
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