基于DSP的視頻監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1 引言
目前視頻監(jiān)控廣泛應(yīng)用于安防監(jiān)控、工業(yè)監(jiān)控和交通監(jiān)控等領(lǐng)域。視頻監(jiān)控系統(tǒng)大致經(jīng)歷3個(gè)階段：首先是基于模擬信號(hào)的電視監(jiān)控系統(tǒng)，其功能單一、易受干擾且不易擴(kuò)展；隨后出現(xiàn)基于PC機(jī)的圖像監(jiān)控系統(tǒng)，其終端功能較強(qiáng)．但價(jià)格昂貴，穩(wěn)定性差；近年來，隨著嵌入式技術(shù)成熟，嵌入式視頻采集處理系統(tǒng)具有可靠性高、速度快、成本低、體積小、功耗低、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
基于嵌入式系統(tǒng)的上述諸多優(yōu)點(diǎn)，這里提出一種基于DSP的視頻監(jiān)控系統(tǒng)解決方案。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2．1 系統(tǒng)整體硬件結(jié)構(gòu)
整個(gè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)由電源、視頻信號(hào)處理、FPGA和外圍接口等模塊組成。其中，圖像處理模塊接收CCD圖像傳感器傳送的模擬視頻信號(hào)，并把模擬視頻信號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，由DSP處理所轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)，再轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的YUV 4：2：2格式的數(shù)字視頻信號(hào)，并將獲得的數(shù)字視頻信號(hào)送至FPGA模塊，對(duì)YUV數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，從而產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的SVGA格式，幀頻為60 Hz的行、場同步信號(hào)。圖1為該系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖。

2．2 電源模塊
電源模塊將外部輸入的12 V直流電源轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)各模塊所需工作電壓。CCD圖像傳感器所需電壓為15 V和-7 V，DSP所需電壓為3．3 V和5 V，F(xiàn)PGA所需電壓為1．2 V、2．5 V和3．3 V。本設(shè)計(jì)采用MOTOROLA公司的DC-DC電源轉(zhuǎn)換器，MC34063A將12 V直流電壓轉(zhuǎn)換成5 V直流電壓，選用Texas Instruments公司的電源轉(zhuǎn)換器TPS75003將5 V直壓電源轉(zhuǎn)換成1．2 V、2．5 V和3．3 V直流電壓。而CCD圖像傳感器的工作電壓則由NE555和78L15產(chǎn)生。
2. 3 圖像處理模塊
2．3．1 圖像采集
本設(shè)計(jì)圖像采集電路將CCD傳感器輸出的模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成離散的模擬視頻信號(hào)，再對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行相關(guān)雙采樣、自動(dòng)增益控制處理后，傳輸至DSP轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。具體工作流程：系統(tǒng)上電復(fù)位后，DSP(CXD3142)產(chǎn)生控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)CCD圖像傳感器，把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成PAL制式的模擬視頻信號(hào)，并把該信號(hào)輸入到CXA2096N的引腳DIN和PIN引腳。此時(shí)，在引腳SHD和SHP的控制下對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行相關(guān)雙采樣。當(dāng)SHD信號(hào)的下降沿到來時(shí)，采樣DIN信號(hào)電平，當(dāng)SHP信號(hào)的下降沿到來時(shí)，再采樣PIN引腳的預(yù)加電平信號(hào)，將這兩路信號(hào)送到CXA2096N內(nèi)部的自動(dòng)增益控制電路，經(jīng)差運(yùn)算后輸出。再對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行黑電平箝位、預(yù)消隱等處理，然后由CXA2096N的DRVOUT引腳輸出。DSP產(chǎn)生CXA2096N的工作時(shí)序。