一種多路圖像采集系統的軟件設計

工業(yè)現場(chǎng)因為環(huán)境復雜，實(shí)時(shí)性要求高，常常需要對一處或多處重要位置同時(shí)進(jìn)行監控，且能夠在需要時(shí)切換其中一幅畫(huà)面全屏顯示。這就要求設計一種實(shí)時(shí)視頻監控系統，既能夠滿(mǎn)足工業(yè)現場(chǎng)應用的特殊環(huán)境，具有體積小、功耗低、可定制的特點(diǎn)，又能夠對多點(diǎn)進(jìn)行同時(shí)采集和同屏顯示以及對其中的一路進(jìn)行切換。

　　國內現有的視頻監控方案一般是采用CCD攝像頭
攝像頭

　　攝像頭是一種輸入器件，是用來(lái)組成電腦或其他機器的視覺(jué)系統的重要部件。攝像頭如今已成為人們日常溝通，視頻會(huì )議，安防監控和遠程醫療等活動(dòng)不可或缺的器材之一。 [全文]

+視頻解碼芯片（如SAA7113H／ADV7181B）+FPGA
FPGA
　　現場(chǎng)可編程邏輯門(mén)陣列（FPGA, Field Programmable Gate Array），是一個(gè)含有可編輯元件的半導體設備，可供使用者現場(chǎng)程式化的邏輯門(mén)陣列元件。FPGA是在PAL、GAL、CPLD等可編輯器件的基礎上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。 [全文]

／CPLD+DSP
DSP
　　dsp是digital signal processor的簡(jiǎn)稱(chēng)，即數字信號處理器。它是用來(lái)完成實(shí)時(shí)信號處理的硬件平臺，能夠接受模擬信號將其轉換成二進(jìn)制的數字信號，并能進(jìn)行一定形式的編輯，還具有可編程性。由于強大的數據處理能力和快捷的運行速度，dsp在信息科學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越大的作用。 [全文]

的模式實(shí)現，其中視頻解碼芯片用來(lái)對CCD攝像頭采集的模擬信號進(jìn)行AD轉換，FPGA／CPLD對數據采集進(jìn)行控制，DSP最終對數據進(jìn)行處理。這種方法開(kāi)發(fā)周期長(cháng)，成本高，且可更改性差。

　　本文介紹的系統主要由兩片Altera公司的CycloneⅡ系列的EP2C8Q20818和飛利浦公司的視頻解碼芯片SAA7113H以及外存儲器
存儲器

　　存儲器是用來(lái)存儲程序和數據的部件，有了存儲器，計算機才有記憶功能，才能保證正常工作。它根據控制器指定的位置存進(jìn)和取出信息。 [全文]

件SRAM等組成。兩片FPGA分別完成前端圖像的采集和后端數據的處理，視頻解碼芯片完成模擬信號向數據信號的轉換，存儲器件在FPGA的控制下起到數據緩存作用。

　　1 系統描述

　　系統主要分為采集模塊、解碼模塊、數據格式轉換模塊、存儲模塊、UART模塊和LCD／VGA顯示模塊
顯示模塊

　　用于顯示數據的模塊。 [全文]

，如下圖1所示。四片視頻解碼芯片在FPGA1的控制下通過(guò)I2C總線(xiàn)
總線(xiàn)
　　總線(xiàn)是將信息以一個(gè)或多個(gè)源部件傳送到一個(gè)或多個(gè)目的部件的一組傳輸線(xiàn)。通俗的說(shuō)，就是多個(gè)部件間的公共連線(xiàn)，用于在各個(gè)部件之間傳輸信息。人們常常以MHz表示的速度來(lái)描述總線(xiàn)頻率。 [全文]

完成配置和初始化過(guò)程，輸出8位與CCIR656兼容的YCrCb 4：2：2格式的視頻數據，同時(shí)還包括行同步HS、場(chǎng)同步VS和奇偶場(chǎng)RTS0等信號。由于顯示終端支持的是標準的RGB格式的數據，所以要對視頻解碼芯片輸出的YCrCb 4：2：2格式數據進(jìn)行轉換。經(jīng)轉換所得的RGB數據在FPGA2的控制下，配合相應的時(shí)序信號，截取要顯示的有效的640x480個(gè)像素，乒乓存入兩個(gè)SRAM中，并最終在：LCD ／VGA顯示模塊的控制下將數據顯示在屏幕上。UART通訊模塊集成在FPGA里，通過(guò)PC機的串口
串口
　　串口是計算機上一種非常通用的設備通信協(xié)議，大多數計算機包含兩個(gè)基于RS232的串口。串口同時(shí)也是儀器儀表設備的通信協(xié)議，并可用于獲取遠程采集設備的數據。 [全文]

發(fā)送相應的控制命令，FPGA接收后切換相應通道的畫(huà)面。

圖1 系統結構圖