基于TMS320DM355高清紅外攝像機(jī)設(shè)計(jì)

摘要：為了能夠在低光照強(qiáng)度情況下，獲得高清圖像，達(dá)到夜晚監(jiān)控的目的，采用嵌入式設(shè)計(jì)方法，根據(jù)具體的應(yīng)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(shè)計(jì)圖像采集模塊，實(shí)現(xiàn)了光信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換；采用AD9945芯片。完成采集到的模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換；將獲得的數(shù)字信號(hào)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(jī)實(shí)時(shí)獲取視頻圖像。
關(guān)鍵詞：TMS320DM355；紅外夜視；高清攝像機(jī)；CCD

0 引言
隨著網(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、高清視頻監(jiān)控等都提出了視頻的高清需求。數(shù)字視頻系統(tǒng)可以在同樣的信道上傳輸更多的視頻，而且可以利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)，與計(jì)算機(jī)多媒體處理相結(jié)合，便于分析處理、存儲(chǔ)和顯示。特別是采用了以太網(wǎng)通信的網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)，更具有經(jīng)濟(jì)，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(shí)也在逐漸增強(qiáng)，高清智能分析攝像機(jī)在小區(qū)監(jiān)控和家庭監(jiān)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圍的安全狀況，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(xiàn)場(chǎng)的證明，對(duì)公安機(jī)關(guān)破案提供最有力的證據(jù)。為了實(shí)現(xiàn)24 h監(jiān)控，低照度紅外攝像機(jī)已經(jīng)應(yīng)用在監(jiān)控場(chǎng)合，但是目前高清紅外攝像機(jī)的成本相對(duì)較高。因此設(shè)計(jì)低成本、高效益的高清攝像機(jī)，具有現(xiàn)實(shí)的意義。
高清攝像機(jī)的使用，可以為智能分析和數(shù)據(jù)挖掘功能的價(jià)值體現(xiàn)提供原始圖像基礎(chǔ)。高清攝像機(jī)的使用，必然需要大量的存儲(chǔ)空間，以存儲(chǔ)大量的高清圖片。目前高清監(jiān)控系統(tǒng)存在的問(wèn)題之一是較多的無(wú)用視頻信息也被存儲(chǔ)、傳輸，既浪費(fèi)了存儲(chǔ)空間，又增加了帶寬壓力，而采用智能分析后，對(duì)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(chǔ)，以節(jié)省存儲(chǔ)空間和減少帶寬壓力。

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

高清晰度攝像機(jī)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(tǒng)上電后，固化在FLASH中的軟件代碼通過(guò)引導(dǎo)程序自動(dòng)裝載到SDRAM和DM355片上內(nèi)存中的指定地址，然后運(yùn)行軟件，完成對(duì)各硬件單元的初始化(如對(duì)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(shù)據(jù)；視頻數(shù)據(jù)通過(guò)DM355的視頻端口進(jìn)入DSP；DSP對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮編碼(MPEG4，JPEG)，UDP打包，最后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)到用戶監(jiān)控端。
1．1 多媒體處理芯片DM355
高清攝像機(jī)的核心是高性能的數(shù)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(yīng)用的新型低成本、低功耗的達(dá)芬奇(DaVinci)數(shù)字處理器，能夠?qū)崿F(xiàn)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(dá)每秒5 000萬(wàn)像素，其內(nèi)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(tǒng)，可支持CCD控制器預(yù)覽、圖像縮放等功能。VPSS+MJCP可以提供相當(dāng)于640M DSP處理能力，以實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)的控制，也可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。
DM355作為Davinci系列雙核數(shù)字媒體處理器，不僅具有ARM926E處理器，基于Linux操作系統(tǒng)方便地管理和控制整個(gè)芯片的外設(shè)，而且為便捷地實(shí)現(xiàn)多媒體功能，DM355的外圍設(shè)備集成了非常豐富的視頻和網(wǎng)絡(luò)通信接口。