基于DM365的嵌入式視頻采集與傳輸系統(tǒng)

　　TMSDM365 擁有一個視頻處理子系統(tǒng)(Video Processing Subsystem-VPSS)支持輸入接口(Video Processing Front End-VPFE)用于外部圖像外設，例如圖像傳感器， 視頻解碼器等等。

　　并且支持輸出接口(Video Processing Back End-VPBE)用于顯示設備，例如模擬SDTV/HDTV顯示器，數(shù)字LCD 顯示等等。

　　除了這些外圍設備，有一個共同的緩沖存儲器和DMA 控制設置，以確保有效地利用DDR2/mDDR 帶寬。共享緩沖邏輯/內(nèi)存是唯一的模塊，無縫集成到一個圖像的VPSS 內(nèi)的圖像/視頻處理子系統(tǒng)。它作為主要的源和接收器給所有的VPFE 和VPBE 模塊， 以從DDR2/mDDR 獲得或傳遞數(shù)據(jù)。為了有效地利用外部DDR2/mDDR 帶寬， 它通過高帶寬總線(64-bit寬)DMA系統(tǒng)， 共享緩沖區(qū)的邏輯/內(nèi)存接口。共享緩存的邏輯/內(nèi)存接口通過一個128-bit 寬總線給所有VPFE 和VPBE 模塊。

　　VPFE 模塊包含圖像傳感器接口(ISIF)， 圖像通道(IPIPE)， 圖像通道接口(IPIPEIF)和硬件3A 統(tǒng)計發(fā)生器(H3A)。這些模塊提供了設備強大和靈活的前端接口。

　　VPBE 模塊包含屏幕菜單(OSD)和視頻編碼(VENC)模塊。這些模塊支持設備帶有強大和靈活的后端顯示接口。

　　2.3 視頻采集前端

　　視頻采集前端核心部件即攝像頭，一般攝像頭由鏡頭、圖像傳感器、數(shù)字信號處理芯片、等部分組成。景物通過鏡頭生成的光學圖像投射到圖像傳感器表面上，然后轉(zhuǎn)為電信號，經(jīng)過A/D(模數(shù)轉(zhuǎn)換)轉(zhuǎn)換后變?yōu)閿?shù)字圖像信號，再送到數(shù)字信號處理芯片(DSP)中加工處理，最后通過接口傳輸?shù)接嬎銠C中進行處理，通過顯示器即可看到圖像。

　　CCD 和CMOS 傳感器是當前被普遍采用的兩種圖像傳感器，兩者都是利用感光二極管進行光電轉(zhuǎn)換，將光像轉(zhuǎn)換為電子數(shù)據(jù)。由于CCD 與CMOS 圖像傳感器的工作原理的不同導致兩者在性能表現(xiàn)上各有優(yōu)劣。

　　表1 CCD與CMOS優(yōu)缺點比較

　　總之，CMOS 傳感在采集圖像品質(zhì)方面相對于CCD 傳感器有一些缺點，有上表可知但CMOS 在其他特性方面卻占有一定優(yōu)勢?？紤]到系統(tǒng)對功耗的要求比較高，而CMOS 攝像頭采集圖像質(zhì)量還是能夠滿足大部分監(jiān)控需求的，所以本系統(tǒng)選用CMOS攝像頭。

　　2.4 無線發(fā)射模塊

　　利用 wifi 技術(shù)來實現(xiàn)視頻的無線發(fā)送，Wifi 是Wireless Fidelity 的縮寫，是一種無線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)與規(guī)格，也就是IEEE 所定義的無線通信標準IEEE 802.11。從DM365開發(fā)板的接口特性考慮，系統(tǒng)節(jié)點采用wifi 解決方案GS1010 芯片，該款無線SOC 芯片采用雙ARM7 內(nèi)核，包括實時時鐘(RTC)、功耗控制單元、閃存(Flash)和 SRAM，并且整合了wifi 射頻(RF)前端和微控制器，具備定位跟蹤以及監(jiān)控物資功能，這樣的芯片結(jié)構(gòu)大大減輕了節(jié)點設計的復雜度，也節(jié)省了節(jié)點的成本。電源模塊為傳感器模塊及處理器模塊提供能量，氣體調(diào)理電路的輸出僅需要連接到GS1010 的ADC 接口，這樣就基本完成了基于wifi的氣體監(jiān)測節(jié)點的硬件設計。GS1010 采用0.18 微米工藝制造，10mm*10mmQFN 封裝，在硬件設計上節(jié)省了元器件數(shù)量，簡化了設計電路布線密度，提高了系統(tǒng)的可靠性，1.8V 工作時電流為2mA，3.6V 時為5mA，在單節(jié)AA 電池下能維持長達5～10 年的節(jié)點運行壽命。

　　另外，它還支持IEEE802.11b/g 標準，并提供802.11i(WPA2-PSK)、AES 編碼、EAPFAST三種方式保證數(shù)據(jù)和信息安全。

　　3 結(jié)束語

　　該系統(tǒng)功耗低、價格廉，實現(xiàn)了對復雜、惡劣工作環(huán)境的實時監(jiān)控，可以應用于煤礦中的無人工作面，及時了解工作面環(huán)境等各種變化，保障了現(xiàn)場工作人員的安全。