基于TMS320DM355高清紅外攝像機設計

摘要：為了能夠在低光照強度情況下，獲得高清圖像，達到夜晚監控的目的，采用嵌入式設計方法，根據具體的應用需求，選擇低照度高、解析度的CCD芯片KAI-1010以及與之相匹配的時(shí)序產(chǎn)生芯片KSC-1000設計圖像采集模塊，實(shí)現了光信號到電信號的轉換；采用AD9945芯片。完成采集到的模擬信號到數字信號的轉換；將獲得的數字信號經(jīng)過(guò)主處理芯片TMS320DM355進(jìn)行圖像前端處理及后端處理后，送到網(wǎng)絡(luò )接口芯片DM9000A，經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò )在上位機實(shí)時(shí)獲取視頻圖像。
關(guān)鍵詞：TMS320DM355；紅外夜視；高清攝像機；CCD

0 引言
隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )化的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò )視頻越來(lái)越貼近人們的生活，高清網(wǎng)絡(luò )視頻的需求也在不斷提升。高清視頻會(huì )議、高清視頻電話(huà)、高清視頻監控等都提出了視頻的高清需求。數字視頻系統可以在同樣的信道上傳輸更多的視頻，而且可以利用現有的網(wǎng)絡(luò )，與計算機多媒體處理相結合，便于分析處理、存儲和顯示。特別是采用了以太網(wǎng)通信的網(wǎng)絡(luò )視頻系統，更具有經(jīng)濟，組網(wǎng)靈活，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。
人們生活水平的提高，安全防范意識也在逐漸增強，高清智能分析攝像機在小區監控和家庭監控中也將起到越來(lái)越重要的作用，一方面它可以改善家庭周?chē)陌踩珷顩r，防范盜賊起到重要作用；另外，它提供的資料可以用來(lái)作為事發(fā)現場(chǎng)的證明，對公安機關(guān)破案提供最有力的證據。為了實(shí)現24 h監控，低照度紅外攝像機已經(jīng)應用在監控場(chǎng)合，但是目前高清紅外攝像機的成本相對較高。因此設計低成本、高效益的高清攝像機，具有現實(shí)的意義。
高清攝像機的使用，可以為智能分析和數據挖掘功能的價(jià)值體現提供原始圖像基礎。高清攝像機的使用，必然需要大量的存儲空間，以存儲大量的高清圖片。目前高清監控系統存在的問(wèn)題之一是較多的無(wú)用視頻信息也被存儲、傳輸，既浪費了存儲空間，又增加了帶寬壓力，而采用智能分析后，對于這些無(wú)用視頻則可采用低碼流方式進(jìn)行壓縮或存儲，以節省存儲空間和減少帶寬壓力。

1 硬件總體設計
在設計過(guò)程中，根據功能進(jìn)行以下幾個(gè)模塊設計：CCD模塊、視頻編解碼模塊、TMS320DM355(簡(jiǎn)稱(chēng)DM355)模塊、存儲模塊、以太網(wǎng)電路模塊、USB接口模塊等，硬件設計框圖如圖1所示。

高清晰度攝像機前端CCD圖像傳感器選擇的是1／3英寸KAI-1010總像素100萬(wàn)。網(wǎng)絡(luò )部分采用以太網(wǎng)收發(fā)器與DM355直接相聯(lián)。系統上電后，固化在FLASH中的軟件代碼通過(guò)引導程序自動(dòng)裝載到SDRAM和DM355片上內存中的指定地址，然后運行軟件，完成對各硬件單元的初始化(如對DSP，CCD傳感器，PHY等芯片的初始化配置)。CCD傳感器配置正確并啟動(dòng)后開(kāi)始采集視頻數據；視頻數據通過(guò)DM355的視頻端口進(jìn)入DSP；DSP對視頻數據進(jìn)行壓縮編碼(MPEG4，JPEG)，UDP打包，最后通過(guò)網(wǎng)絡(luò )發(fā)到用戶(hù)監控端。
1．1 多媒體處理芯片DM355
高清攝像機的核心是高性能的數字多媒體處理芯片，DM355是TI公司推出的面向便攜式高清視頻應用的新型低成本、低功耗的達芬奇(DaVinci)數字處理器，能夠實(shí)現720P高清MPEG4編碼和解碼，支持30 f／s實(shí)時(shí)視頻處理，編碼解碼能力可達每秒5 000萬(wàn)像素，其內核包含ARM9處理器和MJCP協(xié)處理器，有前端和后端的視頻處理子系統，可支持CCD控制器預覽、圖像縮放等功能。VPSS+MJCP可以提供相當于640M DSP處理能力，以實(shí)現整體系統的控制，也可以實(shí)現實(shí)時(shí)操作系統。
DM355作為Davinci系列雙核數字媒體處理器，不僅具有ARM926E處理器，基于Linux操作系統方便地管理和控制整個(gè)芯片的外設，而且為便捷地實(shí)現多媒體功能，DM355的外圍設備集成了非常豐富的視頻和網(wǎng)絡(luò )通信接口。