基于DM365的嵌入式視頻采集與傳輸系統(tǒng)

引言

　　德州儀器 (TI)推出的基于達(dá)芬奇技術(shù)的新型TMS320DM365 數(shù)字媒體處理器，DM365 高度集成了眾多組件，其中包括符合生產(chǎn)要求的H.264、MPEG-4、MPEG-2、MJPEG 與VC1 編解碼器，可滿足智能視頻處理功能的集成影像信號(hào)處理(ISP)解決方案，以及一系列板載外設(shè)等，可使開(kāi)發(fā)人員將系統(tǒng)成本降低25%。本文圍繞DM365 數(shù)字媒體處理器，對(duì)基于DM365 的嵌入式視頻采集與傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做了具體介紹。

　　1 嵌入式視頻采集與傳輸系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

　　本系統(tǒng)利用目前先進(jìn)的WiFi 無(wú)線通信技術(shù)，結(jié)合H.264 視頻壓縮算法構(gòu)建無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)工作過(guò)程為：視頻采集節(jié)點(diǎn)將采集到的視頻、音頻數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)前端壓縮等處理之后，轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的IP 數(shù)據(jù)包格式，以WiFi 無(wú)線方式發(fā)送到AP，AP 接入工業(yè)光纖以太網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)線與現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫連接，構(gòu)成感知礦山多媒體數(shù)字網(wǎng)絡(luò)。該無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)既可應(yīng)用于礦井救災(zāi)應(yīng)急通信系統(tǒng)，也可用于井下皮帶、液壓支架等煤礦安全生產(chǎn)管理，可極大提高礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的能效，節(jié)約礦井生產(chǎn)成本。無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)圖如圖1 所示。

　　圖1 系統(tǒng)整體架構(gòu)

　　2 系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)

　　2.1 系統(tǒng)核心架構(gòu)

　　本視頻采集與傳輸系統(tǒng)完成的主要功能是在煤礦井下能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)流暢的多媒體通信。

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總指導(dǎo)原則是：在保持實(shí)時(shí)的多媒體通信質(zhì)量的前提下，低功耗，低成本。節(jié)點(diǎn)硬件主要包括：視頻采集前端、視頻處理模塊、無(wú)線發(fā)射模塊和電源模塊以及一些外圍電路。

　　系統(tǒng)的原理框圖如圖2 所示。

　　圖2 攝像機(jī)原理框圖

　　2.2 視頻處理模塊

　　視頻處理模塊采用TI的達(dá)芬奇高性能多媒體處理器TMS320DM365 完成設(shè)備管理、音視頻的壓縮處理及傳輸通信，通過(guò)外接的以太網(wǎng)物理層芯片實(shí)現(xiàn)有線網(wǎng)絡(luò)接口，利用轉(zhuǎn)WIFI芯片GS1010 實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信，支持TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

　　TMS320DM365 是德州儀器(TI)推出的基于達(dá)芬奇技術(shù)(DaVinciTM technology)，面向便攜高清視頻應(yīng)用的新型數(shù)字媒體處理器。該處理器延續(xù)了達(dá)芬奇家族中DM355 的處理器構(gòu)架，集成了一顆ARM926EJ-S 內(nèi)核，一個(gè)H.264 高清編解碼協(xié)處理器HDVICP 和一個(gè)MPEG-4/JPEG高清編解碼協(xié)處理器MJCP，可以支持H.264/MPEG-4 的高清視頻編解碼。

　　DM365 內(nèi)部集成有視頻處理子系統(tǒng)VPSS(Video Processing Subsystem)、H.264 協(xié)處理器(HDVICP)、ARM926EJS 的處理器以及各種相關(guān)外設(shè)，并且可以使用豐富的外設(shè)，例如高速的USB OTG 2.0。通過(guò)各種擴(kuò)展的結(jié)合，DM365 可應(yīng)用于相機(jī)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)碼攝像機(jī)等領(lǐng)域。

　　2.2.1 ARM處理器

　　ARM 組系統(tǒng)采用ARMv5TEJ(32/16bit)指令集的ARM926EJ-S 內(nèi)核CPU，是采用管道化流水線的32bit RSIC 處理器，工作頻率為216/270/300MHz。ARM CPU 執(zhí)行通常的系統(tǒng)控制任務(wù)，如系統(tǒng)初始化，配置，電源管理，用戶(hù)界接口和用戶(hù)命令等。ARM 作為主控和執(zhí)行這些功能是因?yàn)樗幸粋€(gè)大的程序存儲(chǔ)空間和快速的任務(wù)切換能力，因而其更適合復(fù)雜的，多任務(wù)和通用的任務(wù)控制。

　　ARM 子系統(tǒng)(ARMSS)包含ARM926EJ-S RISC 處理器，ARM 內(nèi)部存儲(chǔ)器，嵌入式跟蹤模塊和嵌入式跟蹤緩存模塊(ETM/ETB)和系統(tǒng)控制外設(shè)。ARM926EJ-S RISC 處理器又包含協(xié)處理器15，內(nèi)存管理單元(MMU)，16KB 指令集，8KB 數(shù)據(jù)cache，寫(xiě)緩存和Java 加速器。ARM 內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)32KB 的內(nèi)部RAM(32-bit 寬訪問(wèn))和16KB 內(nèi)部ROM。系統(tǒng)控制ARM中斷控制器，PLL控制器，電源管理模塊和系統(tǒng)模塊。