主頁（http://www.130131.com）：基于LPC2378和MAX4357的視頻矩陣 【中國集群通信網(wǎng)】機(jī)場是航空客運(yùn)、航空貨運(yùn)、郵政、快件等航空業(yè)務(wù)的中心，是航空網(wǎng)絡(luò)的輻射點(diǎn)甚至是輻射中心，機(jī)場的任何安全隱患都可能導(dǎo)致災(zāi)難性的嚴(yán)重后果，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，因此機(jī)場的安全監(jiān)控是十分重要的。由于機(jī)場地域范圍廣，人流量大，物流量大，運(yùn)輸生產(chǎn)繁忙，大型的視頻監(jiān)控系統(tǒng)在機(jī)場安全監(jiān)控中發(fā)揮著重要的作用。在機(jī)場大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，由于監(jiān)控點(diǎn)眾多，使用攝像機(jī)數(shù)量大，需要監(jiān)控的視頻圖像也很多，監(jiān)控中心的監(jiān)視器與現(xiàn)場攝像機(jī)的數(shù)量比一般為1:5～1:10，故視頻矩陣切換設(shè)備具有十分重要的作用。 目前，國內(nèi)使用的視頻矩陣切換系統(tǒng)一般規(guī)模較小，并且大多數(shù)通過RS232串口連接的鍵盤來控制切換，實施遠(yuǎn)程操控很繁瑣。為此，本設(shè)計采用恩智浦公司(NXP)基于ARM7的微控制器LPC2378與美信公司(MAXIM)視頻矩陣切換芯片MAX4357構(gòu)成嵌入式系統(tǒng)，在μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系統(tǒng)的支持下，實現(xiàn)了具有以太網(wǎng)接口的128路視頻輸入、16路視頻輸出的視頻矩陣。這樣，操作人員可以很直觀地使用可視化的上位機(jī)，通過以太網(wǎng)對視頻進(jìn)行切換。在上位應(yīng)用軟件的支持下，該系統(tǒng)具有自動，循環(huán)切換視頻的功能，并且可以通過網(wǎng)絡(luò)通信的方式，在遠(yuǎn)端對各攝像機(jī)的云臺實施操作。 LPC2378的特性 LPC2378包含了10/100 Ethernet MAC、USB 2.0全速接口、4個UART、2路CAN通道、1個SPI接口、2個同步串行端口(SSP)、3個I2C接口、1個I2S接口、MiniBus、4個通用定時器、10位A/D轉(zhuǎn)換器、RTC、看門狗和104個通用I/O管腳。 LPC2378的特性如下： (1)ARM7TDMI-S處理器，可在高達(dá)72MHz的工作頻率下運(yùn)行; (2)高達(dá)512KB的片內(nèi)Flash程序存儲器，具有在系統(tǒng)編程(ISP)和在應(yīng)用編程(IAP)功能。 (3)ARM局部總線上有高達(dá)32KB的SRAM，可以進(jìn)行高性能的CPU訪問; (4)以太網(wǎng)接口的16KB靜態(tài)RAM。也可用作通用SRAM; (5)USB接口的8KB靜態(tài)RAM。也可用作通用SRAM; (6)兩個AHB系統(tǒng)，可以同步進(jìn)行Ethernet DMA，USB DMA以及從片內(nèi)Flash執(zhí)行程序的操作，在這些功能中不會產(chǎn)生競爭。 (7)外部存儲器控制器支持諸如Flash和SRAM的靜態(tài)設(shè)備。8位數(shù)據(jù)/16位地址并行的總線僅可在LPC2378中使用。 (8)先進(jìn)的向量中斷控制器，支持多達(dá)32個向量中斷。 (9)通用AHB DMA控制器(GPDMA)能夠與SSP串行接口、I2S端口和SD/MMC卡端口共用，也可用于存儲器到存儲器的傳輸。 LPC2378內(nèi)部集成的Ethernet控制器使用RMII接口與外圍電路PHY芯片(如DM9161A)進(jìn)行通信，從而易于實現(xiàn)以太網(wǎng)通信功能。 MAX4357的功能特點(diǎn) MAX4357是美信公司的32路輸入16路輸出的視頻矩陣切換芯片，所有的輸入和輸出都具有緩存。所有的輸出引腳都能驅(qū)動標(biāo)準(zhǔn)的75Ω視頻負(fù)載，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
 ▲圖1 MAX4357結(jié)構(gòu)框圖 MAX4357具有由512個獨(dú)立的電子開關(guān)構(gòu)成的開關(guān)矩陣，可以使其32路視頻輸入16路視頻輸出。這個矩陣切換是100%非阻塞的，通過一個SPI/QSPI兼容的三線接口寫入控制系列字，可以使能任意一路輸入和任意一路輸出連接，每一個輸出可以和32路模擬輸入信號中的任意一路連接，任意一路輸入可以沒有信號衰減的連通所有的16路輸出。 MAX4357的數(shù)字接口由以下引腳組成：DIN、DOUT、SCLK、AOUT、UPDATE、CE、A3～A0、MODE和RESET。DIN是串行數(shù)據(jù)輸入端，DOUT是串行數(shù)據(jù)輸出端，SCLK是串行輸入時鐘，DIN輸入的數(shù)據(jù)在SCLK的下降沿進(jìn)行裝載。在UPDATE的下降沿，鎖存數(shù)據(jù)，對矩陣進(jìn)行編程。在MODE=1時，DOUT經(jīng)112位矩陣模式寄存器移位輸出;在MODE=0時，DOUT與DIN直接相連，當(dāng)系列控制字的D14～D11和A3～A0對應(yīng)相同時，UPDATE為低則AOUT也為低。 MAX4357數(shù)據(jù)和控制時序圖如圖2所示。
 ▲圖2 MAX4357數(shù)據(jù)和控制時序圖 MAX4357提供了2種編程模式：獨(dú)立地址輸出模式和完整矩陣模式。由MODE引腳的高低電平進(jìn)行選擇。 當(dāng)MODE=0時，DOUT與DIN直接連接，16位控制系列字同時發(fā)送給所有芯片，只有A3～A0和此16位系列控制字中D14～D11被編程。16位控制字的組成如圖3所示。
 ▲圖3 模式0的16位控制字 當(dāng)MODE=1時，由16個7位組成的112位的控制字用來控制所有的輸出。112位控制字的組成如圖4所示。112位的控制字的第一個7位控制字對應(yīng)輸出15的編程，最后的7位控制字對應(yīng)輸出0的編程。當(dāng)UPDATE的下降沿時，串行輸入的112位控制字放入112位完整矩陣模式存儲器中，所有的輸出被更新。對于一個由n塊MAX4357組成的大型矩陣，這些芯片可以被一串Nx112位的串行數(shù)據(jù)流編程。
 ▲圖4 模式1的112位控制字 128X16視頻矩陣的組成 本設(shè)計采用了4片MAX4357組成一個視頻切換矩陣，從而完成128路視頻輸入、16路視頻輸出的視頻切換。其連接方式如圖5所示。
 ▲圖5 4片MAX4357組成32X16視頻矩陣的連接 將各MAX4357輸出的對應(yīng)引腳并聯(lián)連接，當(dāng)其中一塊MAX4357某一編號的引腳被使能時候，其他芯片的對應(yīng)引腳將被設(shè)置為不使能狀態(tài)，以確保視頻切換時輸出不發(fā)生沖突。 在剛上電的時候，所有的輸出引腳都初始化成禁止?fàn)顟B(tài)，防止發(fā)生輸出沖突。 本視頻矩陣MAX4357與LPC2378的連接如圖6所示。每塊MAX4357的DOUT與相鄰芯片的DIN相連接，而第一塊MAX4357的DIN引腳連接LPC2378上的P2.0端口，獲得控制命令，控制字能夠通過串行移位的方式發(fā)送到4片MAX4357。LPC2378上的P2.1?P2.4引腳分別連接每一塊矩陣芯片的SCLK、CE、MODE、UPDATE，給每片MAX4357提供控制時鐘信號、片選信號、模式選擇信號、復(fù)位信號，從而實現(xiàn)對于視頻矩陣切換陣列的片選、視頻切換模式、復(fù)位和矩陣切換等控制。
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