基于DM365的嵌入式視頻采集與傳輸系統(tǒng)

引言

　　德州儀器 (TI)推出的基于達芬奇技術的新型TMS320DM365 數(shù)字媒體處理器，DM365 高度集成了眾多組件，其中包括符合生產(chǎn)要求的H.264、MPEG-4、MPEG-2、MJPEG 與VC1 編解碼器，可滿足智能視頻處理功能的集成影像信號處理(ISP)解決方案，以及一系列板載外設等，可使開發(fā)人員將系統(tǒng)成本降低25%。本文圍繞DM365 數(shù)字媒體處理器，對基于DM365 的嵌入式視頻采集與傳輸系統(tǒng)的設計做了具體介紹。

　　1 嵌入式視頻采集與傳輸系統(tǒng)的整體結構

　　本系統(tǒng)利用目前先進的WiFi 無線通信技術，結合H.264 視頻壓縮算法構建無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)工作過程為：視頻采集節(jié)點將采集到的視頻、音頻數(shù)據(jù)，經(jīng)過前端壓縮等處理之后，轉換成統(tǒng)一的IP 數(shù)據(jù)包格式，以WiFi 無線方式發(fā)送到AP，AP 接入工業(yè)光纖以太網(wǎng)，實現(xiàn)無線與現(xiàn)有通信網(wǎng)絡的無縫連接，構成感知礦山多媒體數(shù)字網(wǎng)絡。該無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)既可應用于礦井救災應急通信系統(tǒng)，也可用于井下皮帶、液壓支架等煤礦安全生產(chǎn)管理，可極大提高礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的能效，節(jié)約礦井生產(chǎn)成本。無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)圖如圖1 所示。

　　圖1 系統(tǒng)整體架構

　　2 系統(tǒng)硬件實現(xiàn)

　　2.1 系統(tǒng)核心架構

　　本視頻采集與傳輸系統(tǒng)完成的主要功能是在煤礦井下能夠進行實時流暢的多媒體通信。

　　系統(tǒng)設計的總指導原則是：在保持實時的多媒體通信質(zhì)量的前提下，低功耗，低成本。節(jié)點硬件主要包括：視頻采集前端、視頻處理模塊、無線發(fā)射模塊和電源模塊以及一些外圍電路。

　　系統(tǒng)的原理框圖如圖2 所示。

　　圖2 攝像機原理框圖

　　2.2 視頻處理模塊

　　視頻處理模塊采用TI的達芬奇高性能多媒體處理器TMS320DM365 完成設備管理、音視頻的壓縮處理及傳輸通信，通過外接的以太網(wǎng)物理層芯片實現(xiàn)有線網(wǎng)絡接口，利用轉WIFI芯片GS1010 實現(xiàn)無線網(wǎng)絡通信，支持TCP/IP 網(wǎng)絡協(xié)議。

　　TMS320DM365 是德州儀器(TI)推出的基于達芬奇技術(DaVinciTM technology)，面向便攜高清視頻應用的新型數(shù)字媒體處理器。該處理器延續(xù)了達芬奇家族中DM355 的處理器構架，集成了一顆ARM926EJ-S 內(nèi)核，一個H.264 高清編解碼協(xié)處理器HDVICP 和一個MPEG-4/JPEG高清編解碼協(xié)處理器MJCP，可以支持H.264/MPEG-4 的高清視頻編解碼。

　　DM365 內(nèi)部集成有視頻處理子系統(tǒng)VPSS(Video Processing Subsystem)、H.264 協(xié)處理器(HDVICP)、ARM926EJS 的處理器以及各種相關外設，并且可以使用豐富的外設，例如高速的USB OTG 2.0。通過各種擴展的結合，DM365 可應用于相機、網(wǎng)絡數(shù)碼攝像機等領域。

　　2.2.1 ARM處理器

　　ARM 組系統(tǒng)采用ARMv5TEJ(32/16bit)指令集的ARM926EJ-S 內(nèi)核CPU，是采用管道化流水線的32bit RSIC 處理器，工作頻率為216/270/300MHz。ARM CPU 執(zhí)行通常的系統(tǒng)控制任務，如系統(tǒng)初始化，配置，電源管理，用戶界接口和用戶命令等。ARM 作為主控和執(zhí)行這些功能是因為它有一個大的程序存儲空間和快速的任務切換能力，因而其更適合復雜的，多任務和通用的任務控制。

　　ARM 子系統(tǒng)(ARMSS)包含ARM926EJ-S RISC 處理器，ARM 內(nèi)部存儲器，嵌入式跟蹤模塊和嵌入式跟蹤緩存模塊(ETM/ETB)和系統(tǒng)控制外設。ARM926EJ-S RISC 處理器又包含協(xié)處理器15，內(nèi)存管理單元(MMU)，16KB 指令集，8KB 數(shù)據(jù)cache，寫緩存和Java 加速器。ARM 內(nèi)部存儲器包括一個32KB 的內(nèi)部RAM(32-bit 寬訪問)和16KB 內(nèi)部ROM。系統(tǒng)控制ARM中斷控制器，PLL控制器，電源管理模塊和系統(tǒng)模塊。