嵌入式網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統設計與實(shí)現

煤炭作為一種特殊商品，其質(zhì)量評價(jià)必須要有能夠代表整個(gè)樣品的煤樣，煤樣的取得須有一套規范的采樣和制樣系統。商品煤樣的采取和制備過(guò)程需要有嚴密的操作和質(zhì)量監控系統，以保證煤炭質(zhì)量評價(jià)的公正和嚴謹。

目前安全監控領(lǐng)域的主流產(chǎn)品是數字硬盤(pán)錄像機，主要適用于監控點(diǎn)集中的局域監控用，煤炭質(zhì)量評價(jià)的作業(yè)區域跨度大。港區內作業(yè)地點(diǎn)不可判斷性等特點(diǎn)，可應用于數字硬盤(pán)錄像機。本系統采用專(zhuān)用圖像DSP處理器TMS320DM642，搭建了DSP-PC網(wǎng)絡(luò )互連和圖像傳輸的多路實(shí)時(shí)視頻采集系統，使網(wǎng)絡(luò )監控系統以其可靠性高、組網(wǎng)便利等優(yōu)點(diǎn)在應用中直接得到體現。

1 系統硬件設計

1.1 tms320dm642簡(jiǎn)介

tms320dm642是TI公司C6000系列DSP總最新的定點(diǎn)DSP，其核心是C6416型高性能數字信號處理器，具有極強的處理性能，高度的靈活性和可編程性，同時(shí)外圍集成了非常完整的音頻、視頻和網(wǎng)絡(luò )通信等設備及接口，特別適用于機器視覺(jué)、醫學(xué)成像、網(wǎng)絡(luò )視頻監控、數字廣播以及基于數字視頻/圖像處理的消費類(lèi)電子產(chǎn)品等高速DSP應用領(lǐng)域。筆者針對市場(chǎng)客戶(hù)的需求，設計并實(shí)現了一款以TVP5150為視頻輸入解碼器，以PCM1801為音頻輸入采集電路，以TMS320DM642型DSP為核心處理器的多路視頻采集兼壓縮處理PCI板卡，并將其應用于構建高穩定性、高魯棒性和多媒體數字監控系統，取得了較好的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。

1.2 系統總體構成

TMS320DM642采用第二代高性能、先進(jìn)的超長(cháng)指令字veloci T1.2結構的DSP核及增強的并行機制，當工作在720M赫茲的時(shí)鐘頻率下，其處理性能最高可達5760MI/s，使得該款DSP成為數字媒體解決方案的首選產(chǎn)品，它不僅擁有高速控制器的操作靈活性，而且具有陣列處理器的數字處理能力，TMS320DM642的外圍集成了非常完整的音頻、視頻和網(wǎng)絡(luò )通信接口。

系統整體硬件設計基于TMS320DM642 EVM板TMS320DM642 Ver5.1，圖像信號由擴展的多路CCD圖像傳感器提供，模擬信號經(jīng)圖像解碼器SAA7113將其解碼成數字并行ITU-R BT.656碼流，并傳送至TMS320DM642的視頻接口。圖像數據通過(guò)EDMA方式轉移到外部存儲器，這時(shí)TMS320DM642處理器可根據應用程序的需要讀取數據并執行相應的運算處理程序，然后通過(guò)EMAC網(wǎng)絡(luò )模塊進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )傳輸。

該系統是以主處理器TMS320DM642為核心，由視頻，外部存儲，網(wǎng)絡(luò )等模塊組成。將完成視頻信號的實(shí)時(shí)采集、圖像壓縮處理及網(wǎng)絡(luò )傳輸等功能。

該系統是以主處理器TMS320DM642為核心，由視頻，外部存儲，網(wǎng)絡(luò )等模塊組成。將完成視頻信號的實(shí)時(shí)采集、圖像壓縮處理及網(wǎng)絡(luò )傳輸等功能。

1.3 視頻模塊

視頻（英文：Video，又翻譯為視訊）泛指將一系列的靜態(tài)影像以電信號方式加以捕捉，紀錄，處理，儲存，傳送，與重現的各種技術(shù)。關(guān)于大小視頻各種后綴格式，包括個(gè)人視頻上傳，電影視頻。連續的圖像變化每秒超過(guò)24幀（frame）畫(huà)面以上時(shí)，根據視覺(jué)暫留原理，人眼無(wú)法辨別單幅的靜態(tài)畫(huà)面，看上去是平滑連續的視覺(jué)效果，這樣連續的畫(huà)面叫做視頻

系統視頻模塊主要由4路CCD圖像傳感器、TMS32013M642的視頻端口、圖像采集器件等組成。TMS32019M642集成有3個(gè)視頻端口VP0、VPl和VP2，每個(gè)VP（Video Port）口分為A、B 2個(gè)通道。TMS320DM642的VPO中的VPO／A、VPO／B和VPl中的VPl／A和VPl／B配置成接收8位ITU-R BT.656碼流格式，分別掛接SAA7113H。

由于采用ITU-R BT.656碼流格式，圖像的水平同步、垂直同步、場(chǎng)同步等信號已內嵌在視頻數據流中，由于TMS320DM642每個(gè)VP口預留的3個(gè)可以接收同步信號的VP0CTL控制引腳，只能滿(mǎn)足一路視頻同步信號的要求，沒(méi)有同步信號線(xiàn)的連接。

2 系統軟件設計

整個(gè)圖像采集系統的系統軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程是在TI公司的DSF集成開(kāi)發(fā)環(huán)境CCS中進(jìn)行的。首先系統各個(gè)模塊線(xiàn)程都需進(jìn)行初始化工作：系統板卡硬件的初始化、信息傳輸信道的初始化、網(wǎng)絡(luò )模塊初始化等。處理線(xiàn)程確認圖像采集完畢之后接收圖像數據圖像壓縮。網(wǎng)絡(luò )線(xiàn)程處理線(xiàn)程的結束后發(fā)送的信息序列并進(jìn)行確認，接收處理后的圖像數據并重新進(jìn)行色差信號轉換，最終建立網(wǎng)絡(luò )連接將數據發(fā)送至網(wǎng)絡(luò )。

3 網(wǎng)絡(luò )架構

從TMS320DM642傳輸來(lái)的數據由LXT971轉換為以太網(wǎng)物理層接收的數據，通過(guò)雙絞線(xiàn)連接X(jué)Fmr Module隔離變壓器和RI-45頭連接到網(wǎng)絡(luò )傳輸至上位機。

系統中DSP網(wǎng)絡(luò )通信及其通信接口的開(kāi)發(fā)基于DSP／BIOS和網(wǎng)絡(luò )開(kāi)發(fā)包NDK等資源。底層硬件驅動(dòng)與TCP／IP協(xié)議棧的接口包含TCP／IP協(xié)議棧與硬件驅動(dòng)層之間的應用程序編輯接口和驅動(dòng)環(huán)境與TCP／IP協(xié)議棧之間傳遞狀態(tài)監測信息接口。其中網(wǎng)絡(luò )底層驅動(dòng)和TCP／IP協(xié)議棧之間信息的傳遞涉及的消息變量STKEVENT是網(wǎng)絡(luò )開(kāi)發(fā)組件中負責傳遞相關(guān)信息的載體。它擁有若干個(gè)具有三元構成數組的成員變量，不同的組合方式構成的數組用來(lái)表示相應的網(wǎng)絡(luò )信息。

4 功能實(shí)現

在對硬件加載。out可執行文件后打開(kāi)IE瀏覽器，在地址欄輸入設置好的IP。刷新即可以看到IE瀏覽器顯示出的經(jīng)TMS320DM642壓縮處理，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳送給PC機的視頻圖像。

在傳送CIF分辨率的壓縮圖像數據（352x288，25幀／s）時(shí)，CCS中顯示TMS320DM642的CPU占用率為88％～96％，壓縮比為40時(shí)，網(wǎng)絡(luò )數據速率約為380 kb／s，圖像幀數為23幀，顯示出來(lái)基本上是實(shí)時(shí)圖像。

5 結束語(yǔ)

本文介紹了針對煤炭質(zhì)量檢測實(shí)際應用設計一個(gè)具備網(wǎng)絡(luò )傳輸功能的多路圖像監控系統，以DSP處理器TMS320DM642為核心，并在CCS開(kāi)發(fā)平臺應用NDK網(wǎng)絡(luò )組件開(kāi)發(fā)系統，實(shí)現圖像的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò )傳輸。