基于CDMA的無線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

1 引言

　　隨著寬帶和無線網(wǎng)絡(luò)的普及和進(jìn)一步發(fā)展、人們對視頻通信、視頻播放等數(shù)字媒體服務(wù)的要求越來越多，而網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控就是在這樣的市場環(huán)境下應(yīng)運而生。該系統(tǒng)整合了FPGA數(shù)字視頻信號處理技術(shù)、CDMA網(wǎng)絡(luò)和Internet網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，無論您身在何處、任何時間，都可以迅速接入系統(tǒng)，隨時隨地的進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控管理。 CDMA無線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以和其他的有線/無線網(wǎng)絡(luò)多媒體視頻監(jiān)控系統(tǒng)兼容，便于用戶在不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的使用。

2 系統(tǒng)整體構(gòu)成

　　系統(tǒng)整體框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體框圖

　　本文實現(xiàn)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要分為兩部分：第一部分，利用硬件描述語言實現(xiàn)視頻采集，視頻VGA顯示，視頻壓縮，視頻緩沖存儲。第二部分，在FPGA中嵌入NiosⅡ軟核，通過Nios Ⅱ軟核控制，將緩沖區(qū)的壓縮好的視頻數(shù)據(jù)通過CDMA無線模塊傳輸?shù)竭h(yuǎn)端服務(wù)器。

系統(tǒng)整體框圖各部分功能如下：

　　視頻采集部分；將攝像頭采集進(jìn)來的模擬視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻數(shù)據(jù)，并獲取相應(yīng)視頻控制信號。視頻格式轉(zhuǎn)換部分；將采集模塊輸出的視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成需要的視頻格式。視頻緩存部分；將視頻數(shù)據(jù)暫存在FIFO中，然后由FIFO轉(zhuǎn)存在SDRAM中。CDMA模塊部分；將壓縮好的視頻數(shù)據(jù)通過CDMA傳輸?shù)竭h(yuǎn)端服務(wù)器。VGA視頻顯示部分；將攝像頭采集進(jìn)來的視頻通過VGA接口，在本地顯示器顯示。NiosⅡ控制部分；當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象時，Nios Ⅱ控制系統(tǒng)控制視頻壓縮、視頻緩存和CDMA模塊三部分協(xié)調(diào)工作，將壓縮好的視頻數(shù)據(jù)由CDMA傳輸給遠(yuǎn)端服務(wù)器。遠(yuǎn)端服務(wù)器將CDMA傳送回來的圖像數(shù)據(jù)在上位機(jī)上解壓以圖片方式顯示，并記錄事件發(fā)生時間。

　　用戶端將CDMA傳回的數(shù)據(jù)經(jīng)由提供的解碼記錄軟件，在PC機(jī)顯示，并記錄事件發(fā)生時間。

3 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

　　本系統(tǒng)設(shè)計主要包括以下模塊：圖像采集模塊，圖像處理模塊，VGA顯示模塊，CDMA無線傳輸模塊，遠(yuǎn)端服務(wù)器。

3.1 圖像采集模塊

　　采集模塊是整個系統(tǒng)非常重要的前端，采集質(zhì)量的好壞將直接影響整個系統(tǒng)的識別效果，同時采集的速度也是整個系統(tǒng)設(shè)計速度的瓶頸所在。

　　本設(shè)計中采用了ADV7181來完成視頻處理。ADV7181對視頻信號進(jìn)行采樣解碼后，得到與CCIR656標(biāo)準(zhǔn)兼容的YCrCb 4:2:2格式的輸出編碼。要對YCrCb 4:2:2格式的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)處理。

　　彩色CCD攝像頭采集到的模擬視頻信號，經(jīng)過ADV7181芯片的解碼得到數(shù)字視頻信號。ADV7181芯片通I2C總線控制，I2C控制模塊是由自定義外設(shè)實現(xiàn)的，SOPC提供的IP核只需對其參數(shù)進(jìn)行配置便可加入到該系統(tǒng)中。圖像采集模塊如圖2所示。

圖2 圖像采集模塊

　　2C20通過I2C來控制ADV7181B對視頻信號的采樣。ADV7181B芯片產(chǎn)生的數(shù)字視頻信號、控制信號和狀態(tài)信號送入控制芯片F(xiàn)PGA中，即把場同步信號VREF、行同步信號HREF、奇偶場標(biāo)志信號RTS0、片選信號CE、垂直同步信號VS、象素時鐘信號LLC2以及數(shù)字視頻信號VPO等管腳連接到FPGA芯片，以獲知各種采集信息。