3.4 DSP外圍電路設(shè)計(jì)與視頻檢測(cè)

　　為了實(shí)現(xiàn)視頻檢測(cè)，采用TI公司的DSP芯片TMS320C6202［5］，其內(nèi)部有8個(gè)并行處理單元，兩個(gè)16bit乘法器和6個(gè)算術(shù)邏輯單元，32bit外部存儲(chǔ)器接口（EMIF:ExternalMemoryInterface），支持與異步外設(shè)、異步/同步FIFO、PCI橋以及外部主控處理器等的接口。此外，還有16bit的主機(jī)接口HPI、兩個(gè)多通道緩沖串口McBSP（多通道緩沖串口），它不僅可完成標(biāo)準(zhǔn)串口的全雙工串行通信，還支持多種通信協(xié)議下的直接接口。DSP不僅完成視頻實(shí)時(shí)檢測(cè)，還通過(guò)12C總線(xiàn)對(duì)SAA7111內(nèi)部的32個(gè)寄存器操作，完成初始化參數(shù)設(shè)置。

　　為了DSP程序快速、可靠運(yùn)行，采用FLASH和高速SDRAM方式。其中，F(xiàn)LASH選用AMD公司生產(chǎn)的8MB的AM29LV800B，用于存儲(chǔ)程序和初始化數(shù)據(jù)，通過(guò)DSP的EMIF導(dǎo)入C6202進(jìn)行圖像處理操作。SDRAM選用8MB的HY57V651620B，用于實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)的緩存。C6000系列的數(shù)字信號(hào)處理器的EMIF提供了對(duì)SDRAM的直接支持，接口十分方便。系統(tǒng)加電運(yùn)行時(shí)，DSP自動(dòng)將程序和初始化數(shù)據(jù)從FLASH裝入到高速SDRAM，裝入完畢，程序在高速SDRAM中全速運(yùn)行。

　　考慮到圖像數(shù)據(jù)采集與DSP處理時(shí)的速度匹配問(wèn)題，系統(tǒng)在圖像采集模塊和DSP模塊間采用了數(shù)據(jù)緩沖FIFO器件，經(jīng)圖像采集模塊產(chǎn)生的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)首先緩沖至FIFO中，然后利用FIFO的HF等信號(hào)作為啟動(dòng)DSP中DMA中斷的標(biāo)志信號(hào)，在此基礎(chǔ)上，利用FIFO的HF啟動(dòng)DSP的DMA通道將圖像數(shù)據(jù)傳送至DSP擴(kuò)展的SDRAM中，從而有效地減少了由圖像數(shù)據(jù)輸入引發(fā)的DSP中斷的次數(shù)，提高了DSP中斷的效率。

　　由于圖像采集模塊的SAA7111提供給DSP的數(shù)據(jù)是TTL電平，其邏輯高電平為5V，而DSP的I/O的邏輯高電平是3.3V，因此在SAA7111輸出的圖像數(shù)據(jù)和DSP的I/O之間還需增加LVTH162245電平轉(zhuǎn)換器件，以滿(mǎn)足數(shù)據(jù)電平轉(zhuǎn)換的需要。

　　本設(shè)計(jì)中采集的是灰度圖像，為了實(shí)現(xiàn)入侵掃描功能，要求能夠存儲(chǔ)兩場(chǎng)圖像。考慮到檢測(cè)實(shí)時(shí)性要求，采用基于幀間差分的變化檢測(cè)。檢測(cè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)時(shí)，考慮到對(duì)目標(biāo)大小的選擇性以及為了克服光照變化引起的虛警報(bào)，在幀間差分基礎(chǔ)上，引入圖像塊概念，將圖像分成M個(gè)n×n的子塊，判斷每一子塊圖像是否發(fā)生變化，統(tǒng)計(jì)發(fā)生變化的子塊數(shù)目，判斷式［6］為：

　　敏感項(xiàng)，α為抑制系數(shù)，N為檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的像素?cái)?shù)目。采用這種塊比較法，閾值取值范圍大大減小，易于確定，而且對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的大小也有一定的選擇性。在檢測(cè)每一子塊圖像是否發(fā)生變化時(shí)，引入光照敏感項(xiàng)，避免了因光照變化引起的虛警。這種方法對(duì)光線(xiàn)變化有一定的自適應(yīng)性，擴(kuò)展了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)適用范圍。

　　3.5 網(wǎng)絡(luò)接口電路設(shè)計(jì)

　　S3C4510B集成了以太網(wǎng)的MAC接口控制器，因此對(duì)外界的網(wǎng)絡(luò)接口只需要添加物理層芯片和RJ-45接口。這一部分電路在S3C4510B應(yīng)用手冊(cè)上有詳細(xì)的電路設(shè)計(jì)參考。本系統(tǒng)選用的物理層芯片是LXT970A（10/100MB），本監(jiān)控終端通過(guò)RJ-45接口可以方便地接入以太網(wǎng)。

　　4 軟件設(shè)計(jì)

　　本終端選用uClinux嵌入式操作系統(tǒng)，uClinux可移植性很強(qiáng)，支持多任務(wù)，具有完備的TCP/IP協(xié)議棧，同時(shí)對(duì)其他許多網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都提供支持，這對(duì)于開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)方面的應(yīng)用程序比較方便。本終端軟件部分的設(shè)計(jì)主要包括uClinux操作系統(tǒng)的平臺(tái)移植以及uClinux下各硬件設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)。

　　本終端軟件包括視頻采集、視頻檢測(cè)、主控程序和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)葢?yīng)用程序，為了保證系統(tǒng)硬件的正常工作，其中還包括硬件初始化程序、以及為各種設(shè)備編寫(xiě)的底層驅(qū)動(dòng)程序。驅(qū)動(dòng)程序中需要完成的任務(wù)包括：對(duì)設(shè)備以及對(duì)應(yīng)資源初始化和釋放；讀取應(yīng)用程序傳送給設(shè)備文件的數(shù)據(jù)并回送應(yīng)用程序請(qǐng)求的數(shù)據(jù)等。編寫(xiě)的底層驅(qū)動(dòng)程序包括：C6202，S3C4510B內(nèi)部串口、網(wǎng)絡(luò)接口芯片LXT970A等。嵌入式操作系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)先加載設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，完成設(shè)備的初始化工作，然后調(diào)用應(yīng)用程序完成相應(yīng)功能。

　　5 結(jié)束語(yǔ)

　　本文設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控終端，可以自動(dòng)檢測(cè)入侵目標(biāo)并將檢測(cè)到的視頻數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸。本監(jiān)控終端體積小，安裝方便，組網(wǎng)靈活，真正實(shí)現(xiàn)無(wú)人職守，可應(yīng)用于住宅小區(qū)、銀行、倉(cāng)庫(kù)等單位的安全防范。隨著家庭局域網(wǎng)的普及，其在家庭遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控方面必然有著廣泛的應(yīng)用前景。

　　S3C4510B與TMS320C6202的通信電路設(shè)計(jì)采用16位主機(jī)接口（HPI）來(lái)實(shí)現(xiàn)，HPI利用并行總線(xiàn)接口技術(shù)，使主控處理器可以在無(wú)需DSP干涉的情況下訪(fǎng)問(wèn)DSP的內(nèi)部存儲(chǔ)器。在利用HPI實(shí)現(xiàn)主控處理器和C6202之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，允許數(shù)據(jù)緩存、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)登錄和信息處理。本設(shè)計(jì)中，主機(jī)接口（HPI）主要實(shí)現(xiàn)以下兩個(gè)功能：第一，在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，實(shí)現(xiàn)DSP的程序裝載。第二，在S3C4510B和TMS320C6202之間，進(jìn)行控制信息的傳遞。S3C4510B響應(yīng)DSP的中斷信號(hào)，讀取圖像檢測(cè)結(jié)果，轉(zhuǎn)交于uClinux操作系統(tǒng)，打包發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)。