基于DM365的嵌入式視頻采集與傳輸系統(tǒng)

　　TMSDM365 擁有一個(gè)視頻處理子系統(tǒng)(Video Processing Subsystem-VPSS)支持輸入接口(Video Processing Front End-VPFE)用于外部圖像外設(shè)，例如圖像傳感器， 視頻解碼器等等。

　　并且支持輸出接口(Video Processing Back End-VPBE)用于顯示設(shè)備，例如模擬SDTV/HDTV顯示器，數(shù)字LCD 顯示等等。

　　除了這些外圍設(shè)備，有一個(gè)共同的緩沖存儲(chǔ)器和DMA 控制設(shè)置，以確保有效地利用DDR2/mDDR 帶寬。共享緩沖邏輯/內(nèi)存是唯一的模塊，無(wú)縫集成到一個(gè)圖像的VPSS 內(nèi)的圖像/視頻處理子系統(tǒng)。它作為主要的源和接收器給所有的VPFE 和VPBE 模塊， 以從DDR2/mDDR 獲得或傳遞數(shù)據(jù)。為了有效地利用外部DDR2/mDDR 帶寬， 它通過(guò)高帶寬總線(64-bit寬)DMA系統(tǒng)， 共享緩沖區(qū)的邏輯/內(nèi)存接口。共享緩存的邏輯/內(nèi)存接口通過(guò)一個(gè)128-bit 寬總線給所有VPFE 和VPBE 模塊。

　　VPFE 模塊包含圖像傳感器接口(ISIF)， 圖像通道(IPIPE)， 圖像通道接口(IPIPEIF)和硬件3A 統(tǒng)計(jì)發(fā)生器(H3A)。這些模塊提供了設(shè)備強(qiáng)大和靈活的前端接口。

　　VPBE 模塊包含屏幕菜單(OSD)和視頻編碼(VENC)模塊。這些模塊支持設(shè)備帶有強(qiáng)大和靈活的后端顯示接口。

　　2.3 視頻采集前端

　　視頻采集前端核心部件即攝像頭，一般攝像頭由鏡頭、圖像傳感器、數(shù)字信號(hào)處理芯片、等部分組成。景物通過(guò)鏡頭生成的光學(xué)圖像投射到圖像傳感器表面上，然后轉(zhuǎn)為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)A/D(模數(shù)轉(zhuǎn)換)轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字圖像信號(hào)，再送到數(shù)字信號(hào)處理芯片(DSP)中加工處理，最后通過(guò)接口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中進(jìn)行處理，通過(guò)顯示器即可看到圖像。

　　CCD 和CMOS 傳感器是當(dāng)前被普遍采用的兩種圖像傳感器，兩者都是利用感光二極管進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，將光像轉(zhuǎn)換為電子數(shù)據(jù)。由于CCD 與CMOS 圖像傳感器的工作原理的不同導(dǎo)致兩者在性能表現(xiàn)上各有優(yōu)劣。

　　表1 CCD與CMOS優(yōu)缺點(diǎn)比較

　　總之，CMOS 傳感在采集圖像品質(zhì)方面相對(duì)于CCD 傳感器有一些缺點(diǎn)，有上表可知但CMOS 在其他特性方面卻占有一定優(yōu)勢(shì)?？紤]到系統(tǒng)對(duì)功耗的要求比較高，而CMOS 攝像頭采集圖像質(zhì)量還是能夠滿足大部分監(jiān)控需求的，所以本系統(tǒng)選用CMOS攝像頭。

　　2.4 無(wú)線發(fā)射模塊

　　利用 wifi 技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)視頻的無(wú)線發(fā)送，Wifi 是Wireless Fidelity 的縮寫(xiě)，是一種無(wú)線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)與規(guī)格，也就是IEEE 所定義的無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.11。從DM365開(kāi)發(fā)板的接口特性考慮，系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)采用wifi 解決方案GS1010 芯片，該款無(wú)線SOC 芯片采用雙ARM7 內(nèi)核，包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)、功耗控制單元、閃存(Flash)和 SRAM，并且整合了wifi 射頻(RF)前端和微控制器，具備定位跟蹤以及監(jiān)控物資功能，這樣的芯片結(jié)構(gòu)大大減輕了節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，也節(jié)省了節(jié)點(diǎn)的成本。電源模塊為傳感器模塊及處理器模塊提供能量，氣體調(diào)理電路的輸出僅需要連接到GS1010 的ADC 接口，這樣就基本完成了基于wifi的氣體監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)。GS1010 采用0.18 微米工藝制造，10mm*10mmQFN 封裝，在硬件設(shè)計(jì)上節(jié)省了元器件數(shù)量，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)電路布線密度，提高了系統(tǒng)的可靠性，1.8V 工作時(shí)電流為2mA，3.6V 時(shí)為5mA，在單節(jié)AA 電池下能維持長(zhǎng)達(dá)5～10 年的節(jié)點(diǎn)運(yùn)行壽命。

　　另外，它還支持IEEE802.11b/g 標(biāo)準(zhǔn)，并提供802.11i(WPA2-PSK)、AES 編碼、EAPFAST三種方式保證數(shù)據(jù)和信息安全。

　　3 結(jié)束語(yǔ)

　　該系統(tǒng)功耗低、價(jià)格廉，實(shí)現(xiàn)了對(duì)復(fù)雜、惡劣工作環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以應(yīng)用于煤礦中的無(wú)人工作面，及時(shí)了解工作面環(huán)境等各種變化，保障了現(xiàn)場(chǎng)工作人員的安全。