基于DM642的嵌入式无线视频监控系统硬件设计

　　无线视频监控系统是公安、交通、水利等行业的重要装备, 目前无线视频传输设备主要采用微波方式, 其致命弱点是传输距离短, 有障碍物时传输距离大为减少, 多年来一直没有得到很好的解决。随着运营商在国内大部分地区推出GRPS 和CDMA1x公共无线数据网络, 通过公共无线数据网络传输视频已成为当今研究和应用的热点, 它能彻底解决微波方式的短距离问题。由于公共无线数据网络的带宽比较窄且不稳定, 采用编码效率不高的视频压缩算法(如H. 263、MPEG-4 等) , 传输效果不理想, 无法满足大多数监控场合的要求。H. 264 是JVT制定的最新视频压缩标准 , 比H. 263 和MPEG- 4 在同质量时码流可低50% , 同时支持无线网络传输, 但其运算复杂度也是H.263 和MPEG- 4 的3-5倍, 因此一般的CPU 系统无法满足要求。TMS320DM642是TI最新推出的高性能数字媒体处理器, 指令最高可达4800MIPS, 可以满足实时H. 264 编码算法的要求。本文设计了基于TMS320DM642 的嵌入式系统, 采用H. 264 视频编码算法, 成功的开发了基于CDMA传输的无线视频监控系统。

　　1　无线视频监控系统构成

　　1. 1　无线视频监控系统设计需求

　　本系统要求采用嵌入式视频发送终端, 对采集视频图像进行实时压缩并通过CDMA 网络发送, 接收端采用PC 机对接收视频数据进行解码并显示。对于嵌入式视频发送终端有如下需求:

　　①一路PAL/NTSC 标准模拟视频输入, 一路模拟音频输入; ②采用CDMA 接入方式将视频数据通过网络发送; ③采用CF卡或硬盘对视频进行本地存储; ④发送图像和保存图像的尺寸和帧率等参数可调; ⑤可通过无线网络进行远程控制, 并且要求低功耗。

　　1. 2　系统的总体设计

　　由于CDMA无线网络带宽窄、带宽波动大, 因此系统中采用H. 264作为视频压缩算法。同时本地存储与CDMA 发送视频在图像尺寸和帧率上不同,需要采用两个编码结构分别进行编码。图1 显示了本系统的总体结构框图, 系统主要包括DM642CPU、视频输入、音频输入/输出、硬盘接口、串口和U SB 通信(USB2. 0) 等主要功能模块,此外还包括实时时钟(RTC )、显示和I/O 接口(LCD&I/O )、SDRAM、FLASH 和电源(POWER )模块。下面将详细地对各个功能模块进行一一分析和设计。

　　图1　视频发送终端系统框图

　　2　无线视频监控系统硬件设计

　　2. 1　TMS320DM642 简介

　　TMS320DM642是TI 推出的针对多媒体处理领域应用的高性能数字媒体处理器。该处理器是专门为视频与影像市场量身定制的, 特别适用于VOIP 视频、视频点播(VOD )、多信道数字视频摄录像应用以及高品质视频编码与解码解决方案。DM642 处理器内部集成了TMS320C64X 的DSP内核, 在600MHz 运行速度下, 指令可达4800MIPS, 由于其强大的运算能力, 可以实现实时的H. 264 编解码算法。