如何降低藍牙裝置的功耗

　　隨著(zhù)人們生活水平的提高以及安全防范意識的加強，視頻監控系統得到了廣泛應用。目前的監控多以PC機為主，只能起到簡(jiǎn)單的視頻記錄功能，同時(shí)需要配備專(zhuān)人監視屏幕。對于一些少有人出入的重要場(chǎng)所，通過(guò)人工方式對屏幕監控是一件麻煩的事情，而且PC機還需要配備大容量的硬盤(pán)來(lái)保存所有視頻圖像，硬盤(pán)使用量極大。針對這種情況，本文設計了一個(gè)無(wú)人值守的監控系統。系統在無(wú)人進(jìn)入監視范圍時(shí)不保存視頻圖像，當有人進(jìn)入監視范圍時(shí)才啟動(dòng)視頻記錄程序，同時(shí)自動(dòng)快速捕獲人臉，利用模式識別與圖像處理技術(shù)對人臉特征進(jìn)行分析，提取其特征量并與人臉庫中的特征量進(jìn)行匹配，判斷是否為非法人員，如果是則進(jìn)行報警，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò )提醒遠程監控中心注意監視。對于平時(shí)很少有人出現的場(chǎng)合，利用該監控系統可以減少數據容量，減少監控人員，而且不會(huì )擔心錯過(guò)監視對象。本系統是在原有一代產(chǎn)品的基礎上對硬件電路設計及軟件算法上進(jìn)行了改進(jìn)。實(shí)踐證明系統的反應速度、識別處理速度等都有了較大提高。
1 系統概述
　　攝像機在主控系統的控制下工作，在沒(méi)有移動(dòng)目標進(jìn)入的情況下，攝像機的數據不存儲。當拍攝到有人進(jìn)入后，主控系統立即控制攝像機對非法進(jìn)入指定區域的人體進(jìn)行跟蹤，并在跟蹤過(guò)程當中對人臉定位并快速準確地獲取其面部圖像，同時(shí)啟動(dòng)錄像功能；然后通過(guò)一系列的數字圖像處理方法對面部圖像進(jìn)行分析、處理，確定是否為非法入侵，如果是則啟動(dòng)報警系統。利用多個(gè)這樣的子系統可組成一個(gè)監控網(wǎng)絡(luò )，各個(gè)子系統通過(guò)網(wǎng)絡(luò )與監控中心連接。因各個(gè)子系統具有智能監控功能，所以監控中心只配備一個(gè)值守人員即可監控20個(gè)以上的監控點(diǎn)，大大減少了人員的使用。
2 系統硬件組成
　　由于該系統處理的數據量較大，且要求實(shí)時(shí)性強，故采用DSP和FPGA相結合的方法，加上圖像數據采集芯片以及存儲芯片，構成核心圖像處理單元。同時(shí)配備有本地報警模塊、網(wǎng)絡(luò )傳輸等，從而構成了一個(gè)完整的監控系統。系統組成框圖如圖1所示。與原有系統相比，本系統作了如下改進(jìn)：把原來(lái)只作為數據緩沖處理的FPGA設計為主控芯片，控制數據的輸入調理和輸出報警，而把DSP解放出來(lái)，專(zhuān)門(mén)用作圖像處理及傳輸。這樣可以提高數據的處理速度，從而提高系統的反應速度。

2.1 系統主要芯片的選用
　　(1)圖像采集芯片采用TVP5150。TVP5150是具備超低功耗、支持NTSC／PAL／SECAM等格式的高性能視頻解碼器。在正常工作時(shí)，它的功耗僅115 mW，通過(guò)設置內部寄存器，可以將模擬圖像信號轉換為YUV4:2:2格式的ITU-R BT.656數字信號，并直接送到DM642進(jìn)行處理。
　　(2)為提供系統的快速反應能力，圖像處理芯片的選擇尤為關(guān)鍵，綜合各方面的因素，DSP選用TI公司專(zhuān)用多媒體芯片TMS320DM642(簡(jiǎn)稱(chēng)“DM642”)。DM642基于C64x內核，可在720 MHz時(shí)鐘頻率下工作，每個(gè)指令周期可并行8條32 bit指令，能達到5 760 MIPS的峰值計算速度[6]。DM642采用了2級緩存結構(L1和L2)，大大提高了程序的運行速度。片內64 bit的EMIF(External Memory Interface)接口可以與SDRAM、Flash等存儲器進(jìn)行無(wú)縫連接，極大地方便了大量數據的搬移。此外，DM642還擁有3個(gè)專(zhuān)用的視頻端口(VP0～VP2)，用于接收、處理視頻和音頻數據，系統功能擴展十分方便。此外，DM642自帶的EMAC口以及從EMTF口擴展出來(lái)的ATA口，還為處理完成后產(chǎn)生的海量數據提供了存儲通道[5]。DM642需要外加SDRAM（4 M64 bit），用于存放程序和緩存數字視頻，以及FLASH（4 M8 bit），用于存放固化程序，以便進(jìn)行ROM引導。
　　(3)FPGA負責實(shí)現系統的邏輯、輸出控制以及內部緩存的時(shí)序控制。為實(shí)現圖像的實(shí)時(shí)采集和處理，需要視頻采集和圖像處理并行工作。采集到的圖像數據送到DSP前的緩存接口設計是關(guān)鍵，設計的優(yōu)劣直接影響到系統的反應速度。要提高數據緩存讀取速度，可利用FPGA內部資源構建高速雙口RAM作為內部緩存，使數據幀處理交替進(jìn)行，從而實(shí)現數據采集與處理同時(shí)進(jìn)行，其內部結構如圖2的虛線(xiàn)框內所示。采集到的數字視頻信號先經(jīng)過(guò)濾波處理，之后送入邏輯單元A，A負責產(chǎn)生時(shí)鐘及數據邏輯控制。輸入的視頻數據信號在A(yíng)的控制下，進(jìn)入到緩沖器寄存器B和C，在控制單元D的控制下，送到雙口RAM。為了實(shí)現實(shí)時(shí)圖像采集和處理，使得FPGA對圖像數據的緩沖和DSP對圖像數據的讀取同步進(jìn)行，將RAM分成相等的2塊，即RAM1和RAM2。在系統工作的過(guò)程中，一塊用于緩沖圖像數據，FPGA分類(lèi)緩沖后的圖像信號寫(xiě)入該存儲區；另一塊則由DSP用于對圖像數據的讀取，DSP可以直接對這個(gè)存儲區的數據進(jìn)行運算。該緩存結構的另一特點(diǎn)是FPGA和DSP對雙口RAM的尋址是來(lái)回切換的。因為DSP讀取RAM的速度大于FPGA寫(xiě)RAM的速度，所以切換信號僅由FPGA發(fā)出。當FPGA分類(lèi)緩沖數據寫(xiě)滿(mǎn)RAM1時(shí)，FPGA向DSP發(fā)出一個(gè)中斷信號，此時(shí)DSP讀取RAM1中的數據，同時(shí)FPGA的緩沖數據寫(xiě)入RAM2。當RAM2中數據寫(xiě)滿(mǎn)時(shí)，FPGA再向DSP發(fā)出中斷信號，DSP讀取RAM2中的數據，同時(shí)FPGA的緩沖數據RAM1。如此交替實(shí)現圖像數據讀寫(xiě)同時(shí)進(jìn)行，從而提高了數據處理的速度。

　　FPGA的選擇較為關(guān)鍵，內部RAM的資源決定系統的反應速度。在原有一代系統中選用的FPGA資源較少，不足以存儲一幀圖像，因此數據的讀寫(xiě)只能分塊進(jìn)行，需要控制邏輯較為復雜，同時(shí)也降低了整個(gè)系統的速度。對于一幀720×576的圖像，共有414 720像素，每個(gè)像素8 bit，即共有414 KB的數據。因此可選用Altera公司的CycloneIII系列產(chǎn)品EP3C120。Cyclone III系列的FPGA采用65 nm技術(shù)，具有低功耗、低成本和高性能特點(diǎn)， EP3C120內部擁有120K個(gè)邏輯單元(LE)，4 Mbit嵌入式存儲器，288個(gè)嵌入式18×18乘法器，可以滿(mǎn)足一幀圖像的存儲，在處理數據時(shí)可按照奇偶幀分別進(jìn)行讀寫(xiě)。