嵌入式视频监控平台中的高速图像采集设计

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:p348892993
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为了解决城市交通道路拥堵,有效惩治交通违停问题,在公安部应用创新计划支持下,我们基于DSP芯片TMS320DM642设计了一套智能视频监控系统,该系统能够实现对进入违停区内车辆进行检测和跟踪,判断车辆是否有违停行为,控制摄像机对违停车辆进行抓拍,最后在后台软件的协同下完成现场违停录像的剪辑。目前,由于模拟摄像头获取视频监控图像传输成本高等缺点,在交通路面监控中逐步被高清数字摄像头取代,通过千兆局域网连接高清数字摄像头获取视频图像成为主流趋势。因此在这套智能视频监控系统上实现千兆以太网接口扩展具有非常重要的意义。由于在TMS320DM642上直接进行千兆以太网接口扩展困难,上层网络协议栈实现较复杂,并且DSP主要用于监控算法运行,扩展后会进一步降低系统运算性能。为了解决这一问题,设计在系统中加入ARM芯片,ARM可支持Linux操作系统运行(支持所有主流网络协议),便于应用软件开发,同时ARM接口资源丰富,和DSP形成优势互补。通过ARM完成千兆以太网接口扩展,连接高清数字摄像头,获取高清数字视频数据,然后经ARM和DSP双机高速通信接口,将数字视频数据传送到DSP,同时在ARM上实现U口、LCD口和串口等接口扩展,进一步提升系统性能。本文在确定设计框架基础上,通过总结、分析前人研究成果,经过多方案对比,选用S3C2440为ARM芯片,运行嵌入式Linux操作系统,扩展多种接口,实现系统控制核心;选用AX88180和88E1111为MAC芯片和PHY芯片,设计ARM的千兆以太网接口;采用HPI通信技术,实现ARM和DSP双机高速通信;而TMS320DM642作为系统的视频图像处理核心,可裁剪模拟视频接口和A/D视频转换芯片等,释放DSP资源,提高视频图片处理效率。本文主要描述了千兆以太网接口、ARM-DSP双机通信的硬件电路设计和驱动开发。千兆以太网接口MAC芯片AX88180采用总线直连方式连接S3C2440,采用RGMII接口连接PHY芯片88E1111,可实现10M/100M/1000M网络接口自适应接入,实测网络接口速率达到210Mbps。ARM和DSP双机通信采用HPI16bit接口结构,通过数根控制线和16位数据总线实现硬件连接,驱动程序按照字符型设备设计,实现了ARM和DSP的数据传输。
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