數(shù)字視頻監(jiān)控單元的設計

【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】數(shù)字視頻監(jiān)控單元的設計0引言

視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)廣泛地應用在日常生活中，其穩(wěn)定、可靠的工作已經(jīng)成為保證人民生產(chǎn)、生活正常運轉(zhuǎn)的必要條件?？煽靠焖俚夭杉斎搿⒕幗獯a以及處理傳輸成為視頻處理設備設計的關(guān)鍵點。本文介紹了一種基于達芬奇技術(shù)的數(shù)字視頻單元。單元主要完成對視頻信息的智能采集處理功能和集成影象處理功能。

1視頻單元的組成及硬件設計

視頻單元以TMS320DM365為處理器芯片，并以TMS320DM365為中心設計視頻緩沖、視頻解碼等功能。單元的硬件主要有達芬奇處理器芯片(TMS320DM365，以下簡稱DM365)、視頻解碼器芯片(TVP5158)，DDR2SDRAM，F(xiàn)LASH，ENC28J60以太網(wǎng)控制器、電源管理芯片等。視頻單元的框圖如圖1所示。本文主要介紹了視頻采集輸入部分、外部存儲器部分、以太網(wǎng)部分和視頻輸出部分這4部分。

DM365高度集成了眾多組件，其中包括符合生產(chǎn)要求的H.264，MPEG4，MPEG2，MJPEG與VC1編解碼器，可滿足智能視頻處理功能的集成影像信號處理(ISP)解決方案和一系列板載外設等，可降低系統(tǒng)成本。

圖1視頻單元框圖

視頻單元工作原理如下:TVP5158視頻解碼芯片把CCD攝像頭傳過來的模擬視頻信號開展模/數(shù)轉(zhuǎn)換，變成符合ITURBT.656或YUV標準的數(shù)字視頻信號;然后將數(shù)字視頻信號傳輸?shù)竭_芬奇處理器的視頻處理子系統(tǒng)的前端，開展預處理后送到視頻處理子系統(tǒng)的后端，視頻處理子系統(tǒng)的后端對數(shù)字視頻信號開展編碼后直接將其輸出到顯示器終端上。DM365上的ARM端主要作為控制器來控制視頻解碼芯片和外圍接口芯片。

1.1視頻采集輸入設計

攝像頭將采集到的模擬視頻信號傳輸給TVP5158視頻解碼器。該TVP5158器件是一個4通道、高品質(zhì)NTSC/PAL視頻解碼器，它用數(shù)字化編碼所有基帶模擬視頻格式，使其變?yōu)閿?shù)字視頻信號輸出。該編碼器的每個通道都包含10位27MSPS的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。

TVP5158支持NTSC(J，M，4.43)和PAL(B，D，G，H，I，M，N，Nc，60)標準視頻同時輸入。每個視頻解碼通道均支持復合信號輸入。TVP5158輸出端口支持8位的ITURBT.656和16位422YUV格式。

TVP5158視頻解碼器再將解碼信號傳輸給DM365的視頻處理前端(VPFE)。TVP5158高度靈活的視頻輸出與DM365的無縫接口可取消對外部FPGA的需求。TVP5158與DM365的接口框圖如圖2所示。

圖2TVP5158與DM365接口框圖

TVP5158輸出8位的ITURBT.656和16位4：2：2YUV格式視頻。DM365支持ITUBT.601/BT.656/BT.1120數(shù)字YCbCr4：2：2(8b/16b)格式視頻，所以本系統(tǒng)中DM365采用YCbCr4：2：2的8位ITURBT.656視頻捕獲模式，該系統(tǒng)不需要外部行/場同步信號。TVP5158的DVO引腳與DM365的YIN引腳相連，以用來傳輸數(shù)據(jù)。

1.2外部存儲器設計

在該單元中，選用的外部存儲器為一個DDR2SDRAM芯片和一個NANDFLASH芯片。在該單元中，采用華邦電子公司的1GBDDR2SDRAM作為主存儲器，型號為W971GG6IB。DM365與W971GG6IB的接口框圖如圖3所示。

CLK和是時鐘信號引腳，芯片時鐘通過這兩個引腳輸入。為行地址鎖存，為列地址鎖存，為寫使能，這三個引腳可對輸入命令開展規(guī)定。

當片選為高電平時，所有的外部命令都被禁止;還可提供外部組選擇。A0~A12為地址總線，芯片中行地址為A0~A12，列地址為A0~A9，其中的A10是自動預充電標志。因為該單元選用一個1GB的DDR2SDRAM，所以選擇BA0和BA1兩個引腳對片內(nèi)8個組開展選擇。DQ0~DQ15為雙向數(shù)據(jù)總線引腳，可支持16位寬度的數(shù)據(jù)傳輸。當DDRDQS開展寫操作時，數(shù)據(jù)輸出到芯片中;當DDRDQS開展讀操作時，芯片的數(shù)據(jù)輸入到DM365中。DDRDQS1用于DDRDQ，DDRDQS0用于DDRDQ。LDQS與DDRDQS0相連，LDQS與DQ0~DQ7上的數(shù)據(jù)相對應;UDQS與DDRDQS1相連，UDQS與DQ8~DQ15上的數(shù)據(jù)相對應。LDQS和UDQS分別為低位和高位數(shù)據(jù)選通，只有在不同數(shù)據(jù)選通模式通過EMR的控制位被使能時才被使用。

圖3DM365與W971GG6IB接口框圖

單元中選用的NANDFLASH為三星公司的K9F2808U0C，它為一個132MB的閃存，其中的內(nèi)存容量分為16M8b容量和4MB的備用容量。該存儲器陣列包含1024個獨立可擦除塊，每個數(shù)據(jù)塊包含16KB。K9F2808U0C的8個I/O引腳是地址復用的，這樣可減少引腳數(shù)，并方便系統(tǒng)升級，閃存電源為3.3V。

DM365與K9F2808U0C的接口框圖如圖4所示。

圖4DM365與K9F2808U0C接口框圖

圖4中I/O0~I/O7為數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳，與EMD引腳相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。I/O引腳用于輸入命令、地址和數(shù)據(jù)，還用于在讀操作時輸出數(shù)據(jù)。

引腳與EMCE0引腳相連，實現(xiàn)片選功能。引腳與EMOE引腳相連，對串行數(shù)據(jù)輸出開展控制。引腳與EMWE引腳相連，控制了對I/O端口的寫操作。命令、地址和數(shù)據(jù)被鎖在WE脈沖的上升沿。R/B為輸出引腳，與EMWAIT引腳相連，它說明了設備操作的狀態(tài)，當?shù)碗娖綍r，它說明一個程序、擦除或隨機讀操作正在進程中，并在結(jié)束后返回到高電平狀態(tài)。

1.3以太網(wǎng)設計

DM365通過ENC28J60以太網(wǎng)控制器與網(wǎng)絡開展通信，其接口框圖如圖5所示。

圖5DM365與ENC28J60接口框圖

ENC28J60以太網(wǎng)控制器是美國微芯科技公司推出的產(chǎn)品，適用于精簡的嵌入式網(wǎng)絡應用。DM365的SPI接口與ENC28J60芯片的SPI接口相連。為片選輸入引腳，SCK為時鐘輸入引腳，SI為數(shù)據(jù)輸入引腳。ENC28J60芯片與RJ45接口之間還需要連接兩個網(wǎng)絡變壓器。在差分接收引腳(TPIN+/TPIN-)上連接一個專用于10BASET操作的1：1脈沖變壓器;在差分發(fā)送引腳(TPOUT+/TPOUT-)上連接一個帶有中心抽頭的1：1脈沖變壓器。變壓器起到電平轉(zhuǎn)換及電氣隔離的作用。

1.4視頻輸出設計

LCD顯示器與視頻處理后端相連。視頻輸出部分框圖如圖6所示。

圖6視頻輸出框圖

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