基于DSP／BIOS大空間網(wǎng)絡(luò)型火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要 針對(duì)傳統(tǒng)圖像型火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)以PC作為處理終端，且不能對(duì)CCD攝像機(jī)進(jìn)行有效控制等缺點(diǎn)，提出了以TMS320DM642為平臺(tái)開(kāi)發(fā)基于DSP／BIOS的大空間網(wǎng)絡(luò)型火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)在DSP／BIOS與RF5參考框架的基礎(chǔ)上，利用TCP／IP協(xié)議棧設(shè)計(jì)了多任務(wù)線程的應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)了火災(zāi)檢測(cè)算法的移植與網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)環(huán)境的構(gòu)建。最終將視頻處理結(jié)果由以太網(wǎng)傳至控制中心，同時(shí)控制中心可以利用串口通信線程對(duì)CCD攝像機(jī)進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。
關(guān)鍵詞 火災(zāi)探測(cè)；TMS320DM642；DSP／BIOS；TCP／IP；RF5

目前，國(guó)內(nèi)主要采用基于PC的圖像型火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)，但該系統(tǒng)視頻傳輸距離有限且采用輪詢的方式，對(duì)各通道視頻信號(hào)進(jìn)行分時(shí)處理，這樣大大降低了系統(tǒng)的性能。隨著大空間建筑和視頻監(jiān)控系統(tǒng)的普及，使得大空間網(wǎng)絡(luò)型火災(zāi)探測(cè)成為可能。所謂“大空間網(wǎng)絡(luò)型火災(zāi)探測(cè)”，即采用嵌入式設(shè)備作為處理終端，完成數(shù)據(jù)采集和火災(zāi)識(shí)別任務(wù)，通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)時(shí)將識(shí)別結(jié)果傳送到遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)早期火災(zāi)預(yù)警，為及時(shí)疏散人群提供寶貴的時(shí)間，最大程度地減少人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。文中采用美國(guó)德州儀器公司的TMS320DM642作為硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，憑借其高速的數(shù)據(jù)處理能力、豐富的外圍接口、精煉的操作系統(tǒng)以及方便快捷的網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)包，能夠滿足火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的要求。

1 火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)整體架構(gòu)
DM642是TI公司推出的一款專門(mén)為數(shù)字媒體應(yīng)用而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的32位定點(diǎn)DSP芯片，該芯片采用基于C64x的DSP內(nèi)核，工作頻率最高達(dá)720 MHz，處理性能可達(dá)5760MI／s。
火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)主要由視頻采集、串口通信、網(wǎng)絡(luò)通信3個(gè)模塊組成。系統(tǒng)框架如圖1所示。

首先，CCD攝像機(jī)采集的視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)解碼器送至DM642的VP0口，然后利用DM642的EDMA通道將視頻數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在外部SDRAM中，最后將視頻處理結(jié)果通過(guò)物理層收發(fā)器送入因特網(wǎng)。同時(shí)利用UART口對(duì)攝像機(jī)及云臺(tái)進(jìn)行控制。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2．1 視頻采集與存儲(chǔ)器擴(kuò)展
2．1．1 視頻采集
系統(tǒng)的視頻解碼器采用Philips公司的SAA7113芯片，它支持多種視頻標(biāo)準(zhǔn)，由CPLD中的狀態(tài)／控制寄存器控制，并且由I2C總線對(duì)其寄存器進(jìn)行配置，能將PAL制的模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為8位的ITU-RBT．656格式，Y、Cb、C，這3個(gè)分量的采樣模式為4：2：2，采樣后將視頻數(shù)據(jù)流發(fā)送到DM642的VP0口。DM642有VP0、VP1、VP2的3個(gè)視頻接口，可以根據(jù)用戶需要自行配置輸入與輸出接口。每個(gè)視頻接口都分為A、B兩個(gè)通道，每個(gè)通道都配置有2 560 Byte的緩沖區(qū)，設(shè)計(jì)人員可以自由設(shè)置緩沖區(qū)的傳輸閾值去觸發(fā)相對(duì)應(yīng)的EDMA傳輸通道，然后通過(guò)EDMA通道將視頻數(shù)據(jù)送入外掛的SDRAM。