一種音視頻監(jiān)視系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)

音視頻監(jiān)控是安全防范系統(tǒng)的重要組成部分，它是一種防范能力較強(qiáng)的綜合系統(tǒng)。音視頻監(jiān)控以其直觀、準(zhǔn)確、及時和信息內(nèi)容豐富而廣泛應(yīng)用于許多場合。近年來，隨著計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)以及圖像處理、傳輸技術(shù)的飛速發(fā)展，音視頻監(jiān)控技術(shù)也有了長足的發(fā)展。在音視頻技術(shù)不斷的發(fā)展情況下，音視頻監(jiān)控目前可分為兩大類：數(shù)字音視頻監(jiān)控系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控（ 嵌入式音視頻監(jiān)控系統(tǒng) ）。

針對應(yīng)用選擇適合的器件

多數(shù)音視頻采集器件都支持單信道，以Y/Cr/Cb數(shù)據(jù)格式生成源同步數(shù)字信號。DSP雖然有能力采集數(shù)字音視頻信號，也能夠執(zhí)行數(shù)字信號處理任務(wù)，但通常卻僅支持少數(shù)幾條信道。本設(shè)計選擇了FPGA,事實證明這對于多信道輸入任務(wù)和信號處理任務(wù)都是良好的替代方案。

圖1所示為典型的安全視頻監(jiān)視系統(tǒng)，其中有一個3G/SD/HD/SDI視頻接口。在此設(shè)計中，攝像頭將3G-SDI格式的信息傳送到電路板，后者繼而收集數(shù)據(jù)，并且以145.5MHz的最高時鐘頻率將其轉(zhuǎn)換成10位（Y/Cr/Cb格式）的源同步視頻數(shù)據(jù)（10/20位的接口）。電路板以 96kHz的最高時鐘頻率處理源同步音頻數(shù)據(jù)。

這里，存儲器的容量是512Mb,寬度是32位，所以FPGA必須支持高達(dá)2Gb的擴(kuò)展能力。

對于這個設(shè)計來說，F(xiàn)PGA必須支持多達(dá)十條數(shù)字音視頻源同步輸入信道（20位源同步Y(jié)/Cr/Cb數(shù)據(jù)格式），并且必須可按照SD/HD數(shù)據(jù)格式配置。其他要求還包括音視頻信號處理和可選壓縮算法、帶有高級DMA引擎的中央處理單元和一個用來連接VGA顯示器或標(biāo)準(zhǔn)型電視機(jī)的音視頻輸出端口等。

要滿足這些技術(shù)條件，在實現(xiàn)設(shè)計時必須考慮幾個因素。其中的主要因素是時鐘要求分析、初始布局規(guī)劃、核生成和IP集成、時序約束定義以及布局布線后的時序分析和時序校正。但首先要決定FPGA的選擇。