基于LPC2378和MAX4357的視頻矩陣

機(jī)場(chǎng)是航空客運(yùn)、航空貨運(yùn)、郵政、快件等航空業(yè)務(wù)的中心，是航空網(wǎng)絡(luò)的輻射點(diǎn)甚至是輻射中心，機(jī)場(chǎng)的任何安全隱患都可能導(dǎo)致災(zāi)難性的嚴(yán)重后果，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，因此機(jī)場(chǎng)的安全監(jiān)控是十分重要的。

由于機(jī)場(chǎng)地域范圍廣，人流量大，物流量大，運(yùn)輸生產(chǎn)繁忙，大型的視頻監(jiān)控系統(tǒng)在機(jī)場(chǎng)安全監(jiān)控中發(fā)揮著重要的作用。在機(jī)場(chǎng)大型視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，由于監(jiān)控點(diǎn)眾多，使用攝像機(jī)數(shù)量大，需要監(jiān)控的視頻圖像也很多，監(jiān)控中心的監(jiān)視器與現(xiàn)場(chǎng)攝像機(jī)的數(shù)量比一般為1:5～1:10，故視頻矩陣切換設(shè)備具有十分重要的作用。

目前，國(guó)內(nèi)使用的視頻矩陣切換系統(tǒng)一般規(guī)模較小，并且大多數(shù)通過RS232串口連接的鍵盤來控制切換，實(shí)施遠(yuǎn)程操控很繁瑣。為此，本設(shè)計(jì)采用恩智浦公司（NXP）基于ARM7的微控制器LPC2378與美信公司（MAXIM）視頻矩陣切換芯片MAX4357構(gòu)成嵌入式系統(tǒng)，在μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系統(tǒng)的支持下，實(shí)現(xiàn)了具有以太網(wǎng)接口的128路視頻輸入、16路視頻輸出的視頻矩陣。這樣，操作人員可以很直觀地使用可視化的上位機(jī)，通過以太網(wǎng)對(duì)視頻進(jìn)行切換。在上位應(yīng)用軟件的支持下，該系統(tǒng)具有自動(dòng)，循環(huán)切換視頻的功能，并且可以通過網(wǎng)絡(luò)通信的方式，在遠(yuǎn)端對(duì)各攝像機(jī)的云臺(tái)實(shí)施操作。

LPC2378的特性
LPC2378包含了10/100 Ethernet MAC、USB 2.0全速接口、4個(gè)UART、2路CAN通道、1個(gè)SPI接口、2個(gè)同步串行端口（SSP）、3個(gè)I2C接口、1個(gè)I2S接口、MiniBus、4個(gè)通用定時(shí)器、10位A/D轉(zhuǎn)換器、RTC、看門狗和104個(gè)通用I/O管腳。 LPC2378的特性如下：

（1）ARM7TDMI-S處理器，可在高達(dá)72MHz的工作頻率下運(yùn)行；

（2）高達(dá)512KB的片內(nèi)Flash程序存儲(chǔ)器，具有在系統(tǒng)編程（ISP）和在應(yīng)用編程（IAP）功能。

（3）ARM局部總線上有高達(dá)32KB的SRAM，可以進(jìn)行高性能的CPU訪問；

（4）以太網(wǎng)接口的16KB靜態(tài)RAM。也可用作通用SRAM；

（5）USB接口的8KB靜態(tài)RAM。也可用作通用SRAM；

（6）兩個(gè)AHB系統(tǒng)，可以同步進(jìn)行Ethernet DMA，USB DMA以及從片內(nèi)Flash執(zhí)行程序的操作，在這些功能中不會(huì)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)。

（7）外部存儲(chǔ)器控制器支持諸如Flash和SRAM的靜態(tài)設(shè)備。8位數(shù)據(jù)/16位地址并行的總線僅可在LPC2378中使用。

（8）先進(jìn)的向量中斷控制器，支持多達(dá)32個(gè)向量中斷。

（9）通用AHB DMA控制器（GPDMA）能夠與SSP串行接口、I2S端口和SD/MMC卡端口共用，也可用于存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器的傳輸。

LPC2378內(nèi)部集成的Ethernet控制器使用RMII接口與外圍電路PHY芯片（如DM9161A）進(jìn)行通信，從而易于實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)通信功能。

MAX4357的功能特點(diǎn)
MAX4357是美信公司的32路輸入16路輸出的視頻矩陣切換芯片，所有的輸入和輸出都具有緩存。所有的輸出引腳都能驅(qū)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)的75Ω視頻負(fù)載，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 MAX4357結(jié)構(gòu)框圖

MAX4357具有由512個(gè)獨(dú)立的電子開關(guān)構(gòu)成的開關(guān)矩陣，可以使其32路視頻輸入16路視頻輸出。這個(gè)矩陣切換是100%非阻塞的，通過一個(gè)SPI/QSPI兼容的三線接口寫入控制系列字，可以使能任意一路輸入和任意一路輸出連接，每一個(gè)輸出可以和32路模擬輸入信號(hào)中的任意一路連接，任意一路輸入可以沒有信號(hào)衰減的連通所有的16路輸出。