機場導(dǎo)航站綜合監(jiān)控系統(tǒng)的前端采集裝置設(shè)計

2 視頻壓縮主板設(shè)計
音視頻壓縮主板如圖2所示,采用 GO7007SB 芯片進行音視頻壓縮。此芯片是美國 WIS 公司的一款支持多格式的 MPEG4 視頻編碼芯片。它采用了多種高精度的壓縮算法，能輸出MPEG4、MPEG-2、MPEG-1、H.263、MJPEG等數(shù)據(jù)流格式，同時支持完美的音視頻同步輸出。能夠輸出的最大規(guī)格為：以30 S/s的幀率輸出NTSC制式的分辨率為720×480，以25 S/s的幀率輸出PAL制式的分辨率為720×576。此外該芯片還提供了豐富的外圍硬件接口:支持10位RGB Bayer視頻解碼器接口、32位數(shù)據(jù)、100 MHz的SDRAM數(shù)據(jù)總線接口、I2C總線接口、 I²S 外部音頻/PCM編碼器/DSP接口以及靈活的HPI主機接口;可以支持多種類型的CPU,多數(shù)CMOS和CCD傳感器以及 Philips公司SAA711X視頻處理器,都能無縫連接到視頻輸入接口。

視頻采集是由Philips公司出產(chǎn)的視頻數(shù)據(jù)捕獲芯片SAA7113完成的。SAA7113主要將模擬的視頻信號進行數(shù)字采樣并轉(zhuǎn)化為ITU656標(biāo)準輸出格式的數(shù)字視頻信號，前端輸入的視頻信號可以是NTSC制式、PAL制式或者SECAM制式的。SAA7113可在G07007SB的I2C總線時序的控制下，將捕獲到的ITU656 YUV 4:2:2格式的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)通過10 位 RGB Bayer視頻解碼器接口輸入到G07007SB。
音頻采集是由TI旗下的BURR—BROWN公司生產(chǎn)的立體聲音頻采集芯片PCM1800完成的。它主要將模擬的立體聲音頻信號轉(zhuǎn)換成符合I2S總線標(biāo)準格式的數(shù)字音頻信號，數(shù)字音頻信號再從I²S外部音頻接口輸入到G07007SB。G07007SB支持ADPCM編碼,允許1:4音頻壓縮，為A/V同步產(chǎn)生音頻采樣計數(shù)和音頻標(biāo)簽。
主板的中央控制器選用Samsung公司的 S3C2410 嵌入式處理器。它 是 一 款 基 于ARM940 內(nèi)核的SoC芯片,主要實現(xiàn)整個系統(tǒng)的控制和調(diào)度管理,如系統(tǒng)級別初始化、 配置、 用戶接口、 用戶命令執(zhí)行、PC通信和系統(tǒng)控制等。S3C2410植入源碼開放的?滋Clinux 嵌入式操作系統(tǒng)為控制平臺。S3C2410和 GO7007SB通過HPI 通 信。HPI 物 理 上 連 接GO7007SB 端口和ARM的總線控制器BUSC, S3C2410通過編程HPI在GO7007SB內(nèi)存映射中打開一個32 KB窗口,然后再訪問 GO7007SB內(nèi)存。這樣, S3C2410和GO7007SB都可以訪問SDRAM,從而有效地共享大量的圖像數(shù)據(jù)塊。S3C2410和GO7007SB共享一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),用于命令請求、 確認和數(shù)據(jù)的交互。
ARM9處理器還可以直接與數(shù)據(jù)采集接口板塊連接，讀取環(huán)境監(jiān)測設(shè)備的數(shù)據(jù)，處理后與音視頻數(shù)據(jù)一起打包后通過8139發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上與遠端的集中監(jiān)控中心的上層監(jiān)控系統(tǒng)進行通信。Flash存儲器用于將裝置的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和配置參數(shù)永久保存,當(dāng)上電復(fù)位的時候，即讀取出來初始化主板。液晶顯示屏用于顯示現(xiàn)場的時間和室內(nèi)溫濕度以及當(dāng)前設(shè)備的狀態(tài)，如果出現(xiàn)故障將會顯示ALARM信息,正常情況下每隔1 s刷新時間和溫濕度數(shù)據(jù)。
3 環(huán)境數(shù)據(jù)采集卡設(shè)計
環(huán)境數(shù)據(jù)采集卡如圖3所示。環(huán)境數(shù)據(jù)采集卡可以通過DB9接頭與音視頻壓縮主板進行連接通信，向其提供采集到的環(huán)境數(shù)據(jù)。此采集卡是在ARM9處理器S3C2410上嵌入Linux操作系統(tǒng)作為控制平臺,來控制與外接的各種環(huán)境數(shù)據(jù)采集設(shè)備之間的通信。此外還通過GM8125將一個串口擴展為5個串口,再經(jīng)過5個SN75LBC184芯片將RS232信號轉(zhuǎn)換為RS485信號；由于環(huán)境采集的設(shè)備多數(shù)都是RS485接口的信號，擴展的5個RS485接口可以掛接任意485采集設(shè)備。這樣大大提高了系統(tǒng)的負載能力和可擴展性。