雙DSP的多路視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計

摘要：采用兩片TI公司的專用視頻處理芯片TMS320DM642設計了一種多路視頻監(jiān)控系統(tǒng)。其中，DSP1與視頻采集芯片SAA7113共同完成多路視頻的采集，并拼接成一路視頻圖像輸出；DSP2完成對DSP1輸出圖像的采集、壓縮和視頻傳輸。該方案結構靈活、拓展性強，可以實現(xiàn)4路視頻的實時采集與傳送。
關鍵詞：視頻監(jiān)控系統(tǒng)；TMS320DM642；雙DSP；BT．656

引言
在鋼鐵冶煉加工等高溫高危行業(yè)中，有許多場合不適合工人長時間在現(xiàn)場監(jiān)控設備運行，因此需要在現(xiàn)場建立隔離工作室，利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)將現(xiàn)場的實時視頻采集和傳輸至工作室中。為了實現(xiàn)全方位的設備監(jiān)控，往往需要多路視頻監(jiān)控系統(tǒng)，本文針對實際情況，采用TI公司的專用視頻處理芯片TMS320DM642構建單板多路視頻監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)連接簡單、方便，設備成本低，可以廣泛應用于現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)中。

1 核心處理器選擇
視頻系統(tǒng)通常包括視頻信號的采集、處理和輸出。其中最核心的部分是處理部分。對于4路720×576標清格式的PAL制式視頻采集系統(tǒng)及1路720×576標清格式的PAL制式視頻輸出，系統(tǒng)輸入的數(shù)據(jù)量為：
(720×576)×4×16 bit×25Hz≈79．1 MB／s
輸出數(shù)據(jù)量為：
(720×576)×16 bit×25 Hz≈19．8 MB／s
處理如此巨大的數(shù)據(jù)量成為多路視頻監(jiān)控系統(tǒng)的最大瓶頸。這要求DSP有足夠出色的外部接口能力和較高的內核時鐘，使用高速的緩沖設備和高速的存儲器，并采用各種技術完成超大量視頻數(shù)據(jù)的采集和處理。
TMS320DM642(簡稱DM642)是TI公司推出的專用視頻處理芯片。其基于C64X內核，采用VLIW(超長指令字)結構和二級緩存結構；最高主頻時鐘達720 MHz，擁有豐富的外設接口：擁有3個可配置視頻口，可實現(xiàn)與視頻輸入／輸出的無縫連接；擁有64路可配置EDMA，可以靈活地實現(xiàn)數(shù)據(jù)的搬移操作；具有64位外部存儲器接口(EMIFA)，可以連接同步或者異步的存儲器和外設；擁有I2C總線接口，可實現(xiàn)對外部編解碼芯片的配置。
DM642擁有3個可配置的視頻口外設(VP0，VP1，VP2)。每個視頻口具有兩個通道，每個通道都可以實現(xiàn)與通用視頻編碼器和解碼器無縫鏈接，支持CCIR-601、ITU-BT．656、BT．1120等視頻標準。這樣每個DSP可以配置2個視頻用于視頻采集(即同時采集4個通道)，另一個視頻
口用于輸出顯示。另外，DM642還擁有一個10／100M以太網(wǎng)接口，可以實現(xiàn)與外部網(wǎng)絡的連接。因此，采用DM642作為主處理芯片來實現(xiàn)視頻的采集、壓縮與傳輸?shù)裙δ?。考慮到系統(tǒng)不僅需要采集多路標清PAL制式視頻，還需要進行H．264壓縮編碼，很難利用單DSP系統(tǒng)來達到實時性要求，因此采用了雙DSP系統(tǒng)。其中一個DSP負責采集與拼接，另一個DSP負責視頻壓縮與傳送。

2 系統(tǒng)總體設計
系統(tǒng)采用DM642為系統(tǒng)核心芯片，利用DM642的視頻口互連技術實現(xiàn)DSP間的通信。在視頻采集端，由DSP1和4個SAA7113構成4路視頻采集系統(tǒng)，DSP1的視頻輸出口接DSP2的視頻采集輸入口。DSP2在系統(tǒng)中主要實現(xiàn)H.264壓縮編碼功能，壓縮后的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡接口送至總監(jiān)控室；另外，DSP2的視頻口2外接視頻編碼芯片，完成模擬CVBS及RGB格式視頻數(shù)據(jù)的輸出。系統(tǒng)結構框圖如圖1所示。

3 系統(tǒng)硬件設計
3．1 視頻解碼模塊設計
視頻解碼模塊也稱為視頻采集模塊，它由數(shù)字視頻解碼芯片SAA7113和視頻源(模擬CVBS信號)組成。輸入的圖像經(jīng)過視頻解碼模塊進行A／D轉換后，才能送給視頻處理模塊。該解碼模塊采用Philips公司的SAA7113芯片來進行采集。圖像傳感器輸出的模擬CVBS信號經(jīng)SAA7113視頻芯片轉換為數(shù)字信號，輸出的數(shù)字信號經(jīng)過DM642視頻口的內部FIFO緩沖后，由DM642的。EDMA通道將數(shù)據(jù)傳送到片外SDRAM中，以便視頻處理程序使用。DM642通過I2C控制器對SAA7113進行配置，使其輸出BT．656格式4：2：2的YUV視頻數(shù)據(jù)流。