機載數字視頻記錄系統的設計
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本系統的主要目標之一是實(shí)現系統的小型化，為此采用硬件壓縮，核心芯片采用zepax公司的sz1510高性能壓縮編碼芯片。sz1510可工作于mjpeg、mpeg-1編碼以及vcd格式的視頻編碼等多種模式，mjpeg編碼圖像質(zhì)量很好，但碼率很高，需大容量的磁盤(pán)存儲器，由于磁盤(pán)存儲器對工作環(huán)境要求較高，在機載環(huán)境下若采用磁盤(pán)存儲器則必須增加相應的減震、恒溫等防護設備，從而導致體積大大增加，而mpeg-1編碼壓縮比高，碼率相對較低，且圖像質(zhì)量滿(mǎn)足實(shí)際需要和系統設計要求，因此本系統選用mpeg-1編碼方案，同時(shí)，通過(guò)采用大容量的半導體存儲器，大大減少了系統的體積，提高了系統的抗震性、可靠性，實(shí)現了系統的小型化。
系統的總體結構如圖1所示，硬件電路主要包括視頻音頻解碼單元、壓縮編碼單元、譯碼邏輯及接口單元、
控制單元、存儲單元5個(gè)部分。
系統上電后，som2386初始化音視頻編碼模塊，系統正常啟動(dòng)后，saa7113對輸入的復合視頻信號進(jìn)行解碼，生成ccir-601數字視頻流，ak4550采集輸入的模擬音頻信號，生成pcm數字音頻流，分別送入壓縮編碼芯片sz1510，壓縮成mpeg-1系統流后，在som2386控制下以文件形式存儲到電子硬盤(pán)。
2 硬件設計
為提高系統的可維護性及降低維修成本，本系統硬件結構采用模塊化的設計方法，系統分為3個(gè)模塊:
a)視頻音頻解碼及壓縮編碼模塊：包括saa7113、mk2703、ak4550、sz1510、sdram;
b)邏輯連接、轉換及接口模塊：包括epm7128、max232、rs232接口、ide接口、控制、狀態(tài)信號接口;
c)控制及存儲模塊：包括som2386和電子硬盤(pán)。
各模塊分別做成相對獨立的電路板，模塊間用接插件相連，若系統中某個(gè)模塊出現故障，只需更換該模塊，不必更換整個(gè)系統，有利于節約時(shí)間和降低成本。
2.1 視頻音頻解碼及壓縮解碼部分設計
視頻解碼器采用philips公司的saa7113，是一種可編程視頻處理芯片，通過(guò)簡(jiǎn)單的i2c總線(xiàn)可對其實(shí)現編程控制，具有4路視頻輸入、抗混疊濾波、自動(dòng)鉗位和增益控制、多制式解碼以及亮度、對比度和飽和度控制等功能，為系統設計帶來(lái)極大的方便，它對輸入的pal制式復合視頻信號進(jìn)行采樣，解碼后生成8bit/象素的ccir-601數字視頻流(顏色空間為ycbcr，取樣為4：2：2)，送到視頻壓縮芯片sz1510的數字視頻輸入接口，它的輸入時(shí)鐘由24.576mhz的有源晶振提供，為sz1510提供場(chǎng)同步信號vs和行同步信號hs，同時(shí)，27mhz的像素時(shí)鐘分為兩路：一路直接輸出至sz1510，作為其內部的數字視頻的采樣時(shí)鐘;另一路通過(guò)鎖相環(huán)時(shí)鐘芯片mk2703降為48khz時(shí)鐘amclm，作為音頻編解碼芯片ak4550的系統時(shí)鐘，以實(shí)現視頻和音頻的準確同步，sz1510利用其gpio接口模擬的i2c總線(xiàn)對saa7113進(jìn)行初始化。
音頻解碼器采用ak4550，它對模擬音頻進(jìn)行高信噪比16bit數字采樣，生成pcm數字音頻流。
壓縮編碼由芯片sz1510和視頻幀緩存sdram(1m×16bit)組成，sz1510是一款高性能的mjpeg、mpeg-1編碼芯片，支持多種工作模式和比特率模式，內部主要由視頻編碼核、tms320c54x高性能dsp核、接口電路、dma控制器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路等組成，視頻編碼核的結構如圖2所示。
sz1510對輸入其內部的視頻流首先經(jīng)過(guò)視頻預處理、自動(dòng)裁減、 場(chǎng)景切換檢測，轉換為cif格式的視頻幀，然后，經(jīng)過(guò)運動(dòng)估計、運動(dòng)補償，離散余弦變換/反離散余弦變換和可變長(cháng)編碼等處理，生成mpeg-1視頻基本流并存儲于sdram中，同時(shí)，dsp核完成mpeg-1音頻編碼以及mpeg-1格式的音/視頻的組合，生成mpeg-1格式的系統流，然后經(jīng)過(guò)輸出端口大小為256b的fifo緩沖進(jìn)行數據的輸出，正常工作時(shí)，當fifo滿(mǎn)時(shí)就產(chǎn)生一個(gè)frdy(fifo讀)中斷通知主機讀取fifo中的數據，主機通過(guò)z56次讀data_out寄存器完成數據的讀取，當sz1510發(fā)出一個(gè)eod(數據結束)中斷時(shí)，數據傳輸結束。
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