基于S3C2510A的嵌入式數字硬盤錄像機的設計

數字硬盤錄像機，英文名稱為Digital Video Recorder，簡稱DVR，它是視頻監控系統中重要的設備，用于替代早期的長延時錄像機或者磁帶錄像機。目前硬盤錄像機從硬件架構上分主要分為工控式硬盤錄像機（或者工控硬盤錄像機或者PC式硬盤錄像機）、嵌入式硬盤錄像機，從壓縮算法來分有小波壓縮、MJPEG、MPEG4、H.264等。目前工控式硬盤錄像機和嵌入式硬盤錄像機所占市場比重差不多，由于嵌入式硬盤錄像機的穩定性及易維護性，選擇嵌入式硬盤錄像機的用戶會越來越多，市場前景非常大。基于這種應用背景，本文提出了嵌入式硬盤錄像機的設計思路和實現方案。

系統總體方案
1 技術指標
本系統的主要技術指標如下。

● 視頻輸入：16路復合視頻輸入PAL/NTSC。

● 視頻輸出：2路復合視頻輸出PAL/NTSC（BNC接口，1.0VP-P, 75Ω）。

● 音頻輸出：16路音頻輸入20～100mV10kΩ(RCA)。

● 音頻輸出：2路音頻輸出，20～100mV,1kΩ(RCA)。

● 系統資源：同時多路錄像、同時錄像回放、同時網絡操作。

● 圖像壓縮：增強型H.264，視頻和音頻信號壓縮后生成復合的H.264碼流，碼流回放時視頻和音頻保持同步。也可設置單一視頻流。

● 音頻壓縮：G.729

2 設計方案
根據系統要求的技術指標，本文設計的16路嵌入式DVR系統硬件部分采用了主從式雙CPU架構模式。主CPU選用了ARM9處理器，具體型號為三星半導體的S3C2510A，從CPU選用DSP處理器,具體型號為美國德州儀器（TI）的多媒體處理芯片TMS320DM648。主從CPU之間通過PCI總線進行通信。

整個系統的工作流程設計為：系統上電或復位后，主CPU S3C2510A從Flash加載程序，完成對芯片的初始化和外圍硬件的配置，之后從CPU TMS320DM648便開始進行圖像采集。從CPU通過I2C口對系統中的視頻解碼芯片進行控制，將從攝像頭采集到的模擬視頻信號轉換為數字視頻信號，送入DM648的視頻通道(VP端口)；同步采集到的模擬音頻信號經過音頻編解碼器模／數轉換后，送入DM648的音頻通道(McASP端口)。DM648將接收到的數字視頻信號和數字音頻信號數據分別進行壓縮,再把壓縮視頻流和壓縮音頻流進行同步復合,產生H.264視頻復合流，再通過PCI總線上傳給主CPU，主CPU將從PCI接口收到的數據以文件的格式存儲到本地硬盤，供日后調用；同步將復合數據流傳送給圖像預覽芯片進行顯示。整個DVR系統框架圖如圖1所示。

圖1 DVR系統框圖