基于DSP／BIOS大空間網(wǎng)絡(luò )型火災探測系統設計

摘要 針對傳統圖像型火災探測系統以PC作為處理終端，且不能對CCD攝像機進(jìn)行有效控制等缺點(diǎn)，提出了以TMS320DM642為平臺開(kāi)發(fā)基于DSP／BIOS的大空間網(wǎng)絡(luò )型火災探測系統。該系統在DSP／BIOS與RF5參考框架的基礎上，利用TCP／IP協(xié)議棧設計了多任務(wù)線(xiàn)程的應用程序，實(shí)現了火災檢測算法的移植與網(wǎng)絡(luò )開(kāi)發(fā)環(huán)境的構建。最終將視頻處理結果由以太網(wǎng)傳至控制中心，同時(shí)控制中心可以利用串口通信線(xiàn)程對CCD攝像機進(jìn)行參數設置。
關(guān)鍵詞 火災探測；TMS320DM642；DSP／BIOS；TCP／IP；RF5

目前，國內主要采用基于PC的圖像型火災探測系統，但該系統視頻傳輸距離有限且采用輪詢(xún)的方式，對各通道視頻信號進(jìn)行分時(shí)處理，這樣大大降低了系統的性能。隨著(zhù)大空間建筑和視頻監控系統的普及，使得大空間網(wǎng)絡(luò )型火災探測成為可能。所謂“大空間網(wǎng)絡(luò )型火災探測”，即采用嵌入式設備作為處理終端，完成數據采集和火災識別任務(wù)，通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)時(shí)將識別結果傳送到遠程監控設備，實(shí)現早期火災預警，為及時(shí)疏散人群提供寶貴的時(shí)間，最大程度地減少人員傷亡和經(jīng)濟損失。文中采用美國德州儀器公司的TMS320DM642作為硬件開(kāi)發(fā)平臺，憑借其高速的數據處理能力、豐富的外圍接口、精煉的操作系統以及方便快捷的網(wǎng)絡(luò )開(kāi)發(fā)包，能夠滿(mǎn)足火災探測系統實(shí)時(shí)性的要求。

1 火災探測系統整體架構
DM642是TI公司推出的一款專(zhuān)門(mén)為數字媒體應用而設計開(kāi)發(fā)的32位定點(diǎn)DSP芯片，該芯片采用基于C64x的DSP內核，工作頻率最高達720 MHz，處理性能可達5760MI／s。
火災探測系統主要由視頻采集、串口通信、網(wǎng)絡(luò )通信3個(gè)模塊組成。系統框架如圖1所示。

首先，CCD攝像機采集的視頻信號經(jīng)過(guò)解碼器送至DM642的VP0口，然后利用DM642的EDMA通道將視頻數據儲存在外部SDRAM中，最后將視頻處理結果通過(guò)物理層收發(fā)器送入因特網(wǎng)。同時(shí)利用UART口對攝像機及云臺進(jìn)行控制。

2 系統硬件設計
2．1 視頻采集與存儲器擴展
2．1．1 視頻采集
系統的視頻解碼器采用Philips公司的SAA7113芯片，它支持多種視頻標準，由CPLD中的狀態(tài)／控制寄存器控制，并且由I2C總線(xiàn)對其寄存器進(jìn)行配置，能將PAL制的模擬視頻信號轉換為8位的ITU-RBT．656格式，Y、Cb、C，這3個(gè)分量的采樣模式為4：2：2，采樣后將視頻數據流發(fā)送到DM642的VP0口。DM642有VP0、VP1、VP2的3個(gè)視頻接口，可以根據用戶(hù)需要自行配置輸入與輸出接口。每個(gè)視頻接口都分為A、B兩個(gè)通道，每個(gè)通道都配置有2 560 Byte的緩沖區，設計人員可以自由設置緩沖區的傳輸閾值去觸發(fā)相對應的EDMA傳輸通道，然后通過(guò)EDMA通道將視頻數據送入外掛的SDRAM。