基于雷達(dá)組網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)
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2 主要接口設(shè)計
2．1 視頻接口
模擬視頻信號不能直接從網(wǎng)絡(luò)傳輸，只有轉(zhuǎn)換成為符合ITU-R BT.656標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號，才可方便地利用DSP進(jìn)行壓縮處理后上網(wǎng)傳輸。 TI公司生產(chǎn)的TVP5150是一款電視信號解碼專用芯片，支持NTSC／PAL／SECAM三種制式，對輸入的模擬視頻信號進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換、視頻圖像的箝位及抗混疊濾波等預(yù)處理、模擬數(shù)字化轉(zhuǎn)換及亮度／色度、水平／垂直同步等信號的分離，將模擬視頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字并行信號BT．656碼流格式，行／場同步信號包含在BT．656數(shù)字視頻數(shù)據(jù)流的EAV和SAV中。
TMS320DM642的3個視頻端口VP0，VP1和VP2，支持BT．656數(shù)字視頻格式，每個視頻端口可配置為A，B兩個通道，這兩個通道具有一個可分離的5120B捕獲／顯示緩存。設(shè)置其VP0和VP1為輸入視頻端口，作為4路雷達(dá)狀態(tài)視頻輸入口，VP0的A，B通道分別與第1，2通道的TVP5150連接；VP1的A，B通道分別與第3，4通路通道的TVP5150連接。TMS320DM642通過I2C總線對TVP5150的參數(shù)進(jìn)行配置，每路TVP5150輸出配置為8 b的YUV422格式，設(shè)分辨率為CIF(352×288)。一條I2C總線只能訪問2個TVP5150配置口，因而使用輸入／輸出端口GPIO控制I2C總線的切換，通過軟件設(shè)GPO[0]為“0”時，選通第1，2通道TVP5150進(jìn)行配置；而設(shè)GPO[0]為“1”時，則選通第3，4通道TVP5150進(jìn)行配置。
解碼器TVP5150在本地時鐘的控制下，通過EDMA通道自動向TMS320DM642視頻端口緩沖區(qū)單元發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)采集完一場數(shù)據(jù)時產(chǎn)生DMA中斷。在DMA中斷服務(wù)程序中完成相應(yīng)的處理后，存儲到外部SDRAM。TVP5150的GPCL引腳用來控制視頻數(shù)據(jù)流的采集，當(dāng)GPCL為1時，允許VP口對輸入視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行采集；當(dāng)GPCL為0時，禁止采集。
2．2 網(wǎng)絡(luò)接口
TMS320DM642內(nèi)部集成有以太網(wǎng)媒體訪問控制器和管理數(shù)據(jù)輸入／輸出模塊(EMAC+MDIO外設(shè))。EMAC為DSP內(nèi)核與網(wǎng)絡(luò)提供了一個有效的接口，EMAC為網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通路，MDIO是EMAC的狀態(tài)和控制接口，EMAC／MDIO控制寄存器直接映射到TMS320DM642存儲區(qū)。EMAC支持10 Base-T，100 Base-TX，可在10 Mb／s和100 Mb／s的速度下進(jìn)行全雙工或半雙工傳輸。支持EMAC／MDIO復(fù)位和優(yōu)先級，具有4 KB的緩存，傳輸CRC自動生成，并提供硬件流控制及服務(wù)質(zhì)量保證(QoS)支持。
EEMAC接口支持到計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的數(shù)據(jù)鏈路層，支持標(biāo)準(zhǔn)的MII接口與物理層設(shè)備相連。物理層設(shè)備使用BROADCOM公司的BCM5221、Pul se公司的1：1型隔離變壓器H1102和AMP公司的RJ 45連接器，網(wǎng)絡(luò)通信硬件電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/155098.htm
BCM5221為10Base-T／100 Base-TX以太網(wǎng)控制器，兼容IEEE 802．3標(biāo)準(zhǔn)，其MII接口與TMS320DM642的MII接口對接。視頻數(shù)據(jù)經(jīng)TMS320 DM642壓縮處理之后，傳輸?shù)紹CM522轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)物理層能接收的數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)電平轉(zhuǎn)化芯片H1102處理，經(jīng)RJ 45接口傳輸?shù)揭蕴W(wǎng)上。
3 信息采集處理
3．1 雷達(dá)狀態(tài)信息采集
雷達(dá)狀態(tài)信息包括兩部分，一部分是雷達(dá)系統(tǒng)的內(nèi)部信息，主要是通過其各分機(jī)檢測儀表和監(jiān)控臺顯示出來的，它們直接反映了接收機(jī)、發(fā)射機(jī)、信號處理機(jī)、天線、伺服等分系統(tǒng)運行情況；而另一部分是設(shè)備周邊的外部情況，包括雷達(dá)機(jī)電設(shè)備外部狀況、人員操作及周邊環(huán)境情況等。
雷達(dá)內(nèi)部信息的視頻信號從系統(tǒng)控制臺和伺服控制臺上錄取，通過信號轉(zhuǎn)換器規(guī)整成為標(biāo)準(zhǔn)制式視頻信號；外部信息采用攝像方式將雷達(dá)站設(shè)備外觀、人員操作情況及周邊環(huán)境攝制為標(biāo)準(zhǔn)制式視頻信號。4路視頻信號：一路由視頻轉(zhuǎn)換器將雷達(dá)監(jiān)控臺顯示的系統(tǒng)信息轉(zhuǎn)換成PAL制式視頻信號；一路由視頻轉(zhuǎn)換器將伺服監(jiān)控臺顯示的天控狀態(tài)信息轉(zhuǎn)換成PAL制式視頻信號；一路由外攝像機(jī)提供雷達(dá)站外部天線指向及周邊情況的視頻信號；一路由艙內(nèi)攝像機(jī)提供設(shè)備狀況和人員操控情況的PAL制式視頻信號。雷達(dá)狀態(tài)信息和周邊環(huán)境情況的4路模擬視頻信號通過4路解碼器轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換成4路8 b的ITUBT．656格式的數(shù)字視頻信號。
3．2 數(shù)據(jù)處理
為了提高數(shù)據(jù)傳輸效率，必須選擇先進(jìn)的壓縮標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮處理。H．264是新一代視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)了對各種信道適應(yīng)能力，采用“網(wǎng)絡(luò)友好”的結(jié)構(gòu)和語法，有利于對丟包和誤碼的處理；且應(yīng)用范圍較寬，滿足不同速率、不同解析度以及不同場合傳輸?shù)男枨?。本系統(tǒng)的數(shù)字視頻信號壓縮編碼采用H．264標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)圖象序列中的冗余來進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮的，其壓縮率比MPEG-4高1．5～2倍，且引入了面向IP包的編碼機(jī)制，碼流結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性強(qiáng)，增加了差錯恢復(fù)能力，能夠很好地適應(yīng)IP和無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。盡管H．264運算復(fù)雜度是H．2 63和MPEG-4的3～5倍，但TMS320DM642處理能力滿足H．264編碼算法的要求。
視頻信號處理的主要操作是循環(huán)采集一幀圖像，發(fā)送消息給圖像壓縮任務(wù)，并等待傳輸完成消息。圖像壓縮任務(wù)主要操作是循環(huán)等待視頻采集任務(wù)發(fā)來的采集完成消息，然后調(diào)用H．264編碼模塊進(jìn)行壓縮圖像，當(dāng)H．264碼流形成后，發(fā)送編碼完成消息給碼流傳輸任務(wù)。碼流傳輸任務(wù)也是在不斷循環(huán)等待編碼任務(wù)完成信號，使用TCP／IP協(xié)議傳輸H．264碼流，再發(fā)送傳輸完成消息給采集處理任務(wù)。三項任務(wù)互相協(xié)作，完成圖像的采集、壓縮、傳輸功能。
4 結(jié)語
本文根據(jù)雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備特點，設(shè)計了一種集雷達(dá)系統(tǒng)信息采集處理功能和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸功能為一體的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，使遠(yuǎn)端雷達(dá)站具備了收集狀態(tài)信息及向監(jiān)控中心傳輸?shù)哪芰?。該系統(tǒng)具有處理速度快、工程易于實現(xiàn)、擴(kuò)展升級方便等特點，信息顯示不需要監(jiān)控中心重新采編，對分布系統(tǒng)設(shè)備集中管理有很好的推廣價值。
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