EPM570在視頻采集中的設計與應用

1 引言

經濟的發(fā)展促使著人們不斷地提高安防意識，當傳統(tǒng)的本地模擬監(jiān)控方式逐漸不能滿足某些行業(yè)大范圍、遠距離監(jiān)控的需求，如銀行跨地區(qū)聯網監(jiān)控時，通過網絡將圖像進行遠程傳輸的集中監(jiān)控方式應運而生。

基于網絡的嵌入視頻監(jiān)控系統(tǒng)按照功能可劃分為視頻采集、視頻壓縮、視頻傳輸三個模塊。隨著嵌入式處理器性能的不斷提高，基于軟件的壓縮技術逐漸取代了基于專用視頻壓縮芯片的硬件壓縮技術，成為了嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展主流。由于基于軟壓縮的系統(tǒng)中視頻數據的采集工作應盡可能少地占用處理器時間，使得處理器能將更多時間投入視頻壓縮算法，提高系統(tǒng)性能，因此視頻數據采集模塊效率高低、采集到的圖像分辨率大小將直接關系到整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)的效果與性能。

2 視頻采集結構

2.1 模數轉換

為了獲得更好的通用性，本系統(tǒng)選取CVBS(復合電視廣播信號)或者S-Video(亮色分離信號)作為視頻源輸入，采用性價比較高的Philips SAA7113作為視頻ADC。SAA7113具有4路模擬信號輸入，輸出8位數字信號VP0～VP7；輸出兩路參考信號RTS0～RTS1，通過FC總線設置內部寄存器可分別配置成水平參考信號(HREF)、垂直參考信號(VREF)或者奇偶場同步信號，需要指出的是SAA7113輸出的數字信號是以27 MHz的LLC時鐘為同步信號，即每個LLC周期內有1個字節(jié)輸出(下降沿有效)。我國采用的是50 Hz PAL電視信號，每秒25幀圖像，每幀625行，其中576行有效(當VREF為高電平時)，每行864個像素，其中720個像素有效(當HREF為高電平時)，即每幀圖像的實際分辨率為720×576。SAA7113按奇偶場輸出，每場288有效行，每行720有效像素，視頻格式按照YUV4：2：2,即每行1 440 Byte，每場405 KB，每幀810 KB。

2.2 視頻緩存

由于視頻數據不斷地輸出，如果讓處理器不間斷地讀取數據是不現實的，必須要有適當的緩存使得處理器經過一段時間后讀取緩存內的數據。SAA7113是以場為單位輸出視頻數據的，因此最合適的緩存大小為1場即405 KB。參考乒乓切換的思想，給出詳細的緩存設計結構。

如圖1所示，整個緩存結構由切換控制電路和兩塊8 bit 512 KB SRAM組成。奇數場時，切換控制電路將SAA7113輸出的視頻數據寫入奇場SRAM，同時處理器將取出緩存在偶場SARM中的偶場數據；偶數場時，將SAA7113輸出的視頻數據寫入偶場SRAM，同時處理器將取出緩存在奇場SRAM數據。切換控制電路可由標準邏輯構成，也可由CPLD或者FPGA編程實現，考慮到時序控制及成本問題，使用CPLD實現切換電路為最佳方案。

3 MAX II系列器件

Altera推出的MAX II器件系列基于突破性的新型CPLD架構，是目前業(yè)界成本最低的CPLD。MAX II器件還將成本和功耗優(yōu)勢引入了高密度領域，使設計者可以采用MAX II器件替代高成本或高功耗的ASSP和標準邏輯器件。