基于DM365的嵌入式視頻采集與傳輸系統

　　TMSDM365 擁有一個視頻處理子系統(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/內存是唯一的模塊，無縫集成到一個圖像的VPSS 內的圖像/視頻處理子系統。它作為主要的源和接收器給所有的VPFE 和VPBE 模塊， 以從DDR2/mDDR 獲得或傳遞數據。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， 共享緩沖區的邏輯/內存接口。共享緩存的邏輯/內存接口通過一個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 統計發生器(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，然后轉為電信號，經過A/D(模數轉換)轉換后變為數字圖像信號，再送到數字信號處理芯片(DSP)中加工處理，最后通過接口傳輸到計算機中進行處理，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換，將光像轉換為電子數據。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上各有優劣。

　　表1 CCD與CMOS優缺點比較

　　總之，CMOS 傳感在采集圖像品質方面相對于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勢。考慮到系統對功耗的要求比較高，而CMOS 攝像頭采集圖像質量還是能夠滿足大部分監控需求的，所以本系統選用CMOS攝像頭。

　　2.4 無線發射模塊

　　利用 wifi 技術來實現視頻的無線發送，Wifi 是Wireless Fidelity 的縮寫，是一種無線局域網數據傳輸的技術與規格，也就是IEEE 所定義的無線通信標準IEEE 802.11。從DM365開發板的接口特性考慮，系統節點采用wifi 解決方案GS1010 芯片，該款無線SOC 芯片采用雙ARM7 內核，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控物資功能，這樣的芯片結構大大減輕了節點設計的復雜度，也節省了節點的成本。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的氣體監測節點的硬件設計。GS1010 采用0.18 微米工藝制造，10mm*10mmQFN 封裝，在硬件設計上節省了元器件數量，簡化了設計電路布線密度，提高了系統的可靠性，1.8V 工作時電流為2mA，3.6V 時為5mA，在單節AA 電池下能維持長達5～10 年的節點運行壽命。

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

　　3 結束語

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