嵌入式網絡視頻監控系統設計與實現

煤炭作為一種特殊商品，其質量評價必須要有能夠代表整個樣品的煤樣，煤樣的取得須有一套規范的采樣和制樣系統。商品煤樣的采取和制備過程需要有嚴密的操作和質量監控系統，以保證煤炭質量評價的公正和嚴謹。

目前安全監控領域的主流產品是數字硬盤錄像機，主要適用于監控點集中的局域監控用，煤炭質量評價的作業區域跨度大。港區內作業地點不可判斷性等特點，可應用于數字硬盤錄像機。本系統采用專用圖像DSP處理器TMS320DM642，搭建了DSP-PC網絡互連和圖像傳輸的多路實時視頻采集系統，使網絡監控系統以其可靠性高、組網便利等優點在應用中直接得到體現。

1 系統硬件設計

1.1 tms320dm642簡介

tms320dm642是TI公司C6000系列DSP總最新的定點DSP，其核心是C6416型高性能數字信號處理器，具有極強的處理性能，高度的靈活性和可編程性，同時外圍集成了非常完整的音頻、視頻和網絡通信等設備及接口，特別適用于機器視覺、醫學成像、網絡視頻監控、數字廣播以及基于數字視頻/圖像處理的消費類電子產品等高速DSP應用領域。筆者針對市場客戶的需求，設計并實現了一款以TVP5150為視頻輸入解碼器，以PCM1801為音頻輸入采集電路，以TMS320DM642型DSP為核心處理器的多路視頻采集兼壓縮處理PCI板卡，并將其應用于構建高穩定性、高魯棒性和多媒體數字監控系統，取得了較好的社會效益和經濟效益。

1.2 系統總體構成

TMS320DM642采用第二代高性能、先進的超長指令字veloci T1.2結構的DSP核及增強的并行機制，當工作在720M赫茲的時鐘頻率下，其處理性能最高可達5760MI/s，使得該款DSP成為數字媒體解決方案的首選產品，它不僅擁有高速控制器的操作靈活性，而且具有陣列處理器的數字處理能力，TMS320DM642的外圍集成了非常完整的音頻、視頻和網絡通信接口。

系統整體硬件設計基于TMS320DM642 EVM板TMS320DM642 Ver5.1，圖像信號由擴展的多路CCD圖像傳感器提供，模擬信號經圖像解碼器SAA7113將其解碼成數字并行ITU-R BT.656碼流，并傳送至TMS320DM642的視頻接口。圖像數據通過EDMA方式轉移到外部存儲器，這時TMS320DM642處理器可根據應用程序的需要讀取數據并執行相應的運算處理程序，然后通過EMAC網絡模塊進行網絡傳輸。

該系統是以主處理器TMS320DM642為核心，由視頻，外部存儲，網絡等模塊組成。將完成視頻信號的實時采集、圖像壓縮處理及網絡傳輸等功能。

該系統是以主處理器TMS320DM642為核心，由視頻，外部存儲，網絡等模塊組成。將完成視頻信號的實時采集、圖像壓縮處理及網絡傳輸等功能。

1.3 視頻模塊

視頻（英文：Video，又翻譯為視訊）泛指將一系列的靜態影像以電信號方式加以捕捉，紀錄，處理，儲存，傳送，與重現的各種技術。關于大小視頻各種后綴格式，包括個人視頻上傳，電影視頻。連續的圖像變化每秒超過24幀（frame）畫面以上時，根據視覺暫留原理，人眼無法辨別單幅的靜態畫面，看上去是平滑連續的視覺效果，這樣連續的畫面叫做視頻

系統視頻模塊主要由4路CCD圖像傳感器、TMS32013M642的視頻端口、圖像采集器件等組成。TMS32019M642集成有3個視頻端口VP0、VPl和VP2，每個VP（Video Port）口分為A、B 2個通道。TMS320DM642的VPO中的VPO／A、VPO／B和VPl中的VPl／A和VPl／B配置成接收8位ITU-R BT.656碼流格式，分別掛接SAA7113H。

由于采用ITU-R BT.656碼流格式，圖像的水平同步、垂直同步、場同步等信號已內嵌在視頻數據流中，由于TMS320DM642每個VP口預留的3個可以接收同步信號的VP0CTL控制引腳，只能滿足一路視頻同步信號的要求，沒有同步信號線的連接。

2 系統軟件設計

整個圖像采集系統的系統軟件開發過程是在TI公司的DSF集成開發環境CCS中進行的。首先系統各個模塊線程都需進行初始化工作：系統板卡硬件的初始化、信息傳輸信道的初始化、網絡模塊初始化等。處理線程確認圖像采集完畢之后接收圖像數據圖像壓縮。網絡線程處理線程的結束后發送的信息序列并進行確認，接收處理后的圖像數據并重新進行色差信號轉換，最終建立網絡連接將數據發送至網絡。

3 網絡架構

從TMS320DM642傳輸來的數據由LXT971轉換為以太網物理層接收的數據，通過雙絞線連接XFmr Module隔離變壓器和RI-45頭連接到網絡傳輸至上位機。

系統中DSP網絡通信及其通信接口的開發基于DSP／BIOS和網絡開發包NDK等資源。底層硬件驅動與TCP／IP協議棧的接口包含TCP／IP協議棧與硬件驅動層之間的應用程序編輯接口和驅動環境與TCP／IP協議棧之間傳遞狀態監測信息接口。其中網絡底層驅動和TCP／IP協議棧之間信息的傳遞涉及的消息變量STKEVENT是網絡開發組件中負責傳遞相關信息的載體。它擁有若干個具有三元構成數組的成員變量，不同的組合方式構成的數組用來表示相應的網絡信息。

4 功能實現

在對硬件加載。out可執行文件后打開IE瀏覽器，在地址欄輸入設置好的IP。刷新即可以看到IE瀏覽器顯示出的經TMS320DM642壓縮處理，通過網絡傳送給PC機的視頻圖像。

在傳送CIF分辨率的壓縮圖像數據（352x288，25幀／s）時，CCS中顯示TMS320DM642的CPU占用率為88％～96％，壓縮比為40時，網絡數據速率約為380 kb／s，圖像幀數為23幀，顯示出來基本上是實時圖像。

5 結束語

本文介紹了針對煤炭質量檢測實際應用設計一個具備網絡傳輸功能的多路圖像監控系統，以DSP處理器TMS320DM642為核心，并在CCS開發平臺應用NDK網絡組件開發系統，實現圖像的實時網絡傳輸。