嵌入式在小型網絡視頻服務器中的應用

2 系統的硬件設計

整個系統由圖像采集模塊、圖像處理模塊、USB HOST接口的存儲模塊、10/100M以太網接口等五部分組成，其主要設計思想是(見圖一)：將CCD攝像頭采集的模擬信號送入圖像采集模塊進行A/D轉換，然后在時序和控制信號的作用下，把圖像數據送到AT91RM9200，AT91RM9200對采集來的圖像進行實時處理和分析，判斷圖像中是否有動目標，并提取出動目標，再將當前圖像中動目標的位置信息和最近被記錄下的圖像中動目標的位置信息進行相似度比較，決定是否記錄當前圖像。這樣的方法能有效的避免長時間記錄靜止不變的圖像，減少了存儲介質的浪費，也減輕了資料檢索的工作量。為了方便資料的存儲與提取，給AT91RM9200的USB HOST接口接USB存儲設備來存儲圖像數據，最后通過把圖像數據通過因特網傳輸到用戶終端。

圖一 系統框圖

圖像采集模塊

系統使用的圖像采集設備是CCD攝像頭，成像器件：1／4 ＂SHARP CCD，有效像素：PAL:512x582、NTSC:512x492；水平清晰度：420TV LINE；掃描頻率：PAL/NTSC: 50Hz/60Hz。
由于CCD輸出的是模擬信號，要經AD轉換才能送給CPU進行處理，ADC芯片采用Philips的SAA7114，SAA7114有六路模擬輸入，內置模擬源選擇器可構成６×ＣＶＢＳ、２×Ｙ／Ｃ２×ＣＶＢＳ、１×Ｙ／Ｃ和４ ×ＣＶＢＳ；兩路模擬預處理通道，內有抗混迭濾波器；ＣＶＢＳ或Ｙ／Ｃ通道含完全可編程靜態增益控制或自動增益控制功能，對ＣＶＢＳ、Ｙ／Ｃ通道可進行自動鉗位控制；能自動檢測５０Ｈｚ／６０Ｈｚ場頻，并可自動在ＰＡＬ和ＮＴＳＣ制式進行切換；能將ＰＡＬ、ＮＴＳＣ和ＳＥＣＡＭ信號解碼及模數變換得到符合ＩＴＵ－６０１／ＩＴＵ－６５６的數字電視信號。該芯片是目前視頻解碼芯片中接收視頻源的寬容性及視頻解碼圖像質量最好的一種。其通過Ｉ２Ｃ接口，進行初始化設置。SAA7114的 A/D轉換精度是9b，并行輸出8b視頻輸出帶為27 MHz。每一個時鐘周期(1/27MHz)并行輸出1個字節，除了輸出數字象素外，SAA7114還輸出時鐘信號以同步。可以通過設置SAA7114的相關寄存器來控制SAA7114輸出圖像的尺寸。[3]
同步FIFO采用TI公司的SN74ACT7881，大小為1024b×18，同步FIFO與SAA7114的接口速度為27MHz，寬度為8b。FIFO與AT91RM9200的接口速度可以配置為27MHz，寬度為16b。當FIFO中快寫滿數據時，給AT91RM9200發出控制信號以使AT91RM9200產生中斷，取走FIFO中的數據。

圖二 圖像采集模塊

3.2圖像處理模塊

AT91RM9200是圖像處理模塊的核心部件，主要完成系統初始化和后續的圖像處理，系統采用ATMEL公司的AT91RM9200。該芯片融合了ARM920T ARMThumb 處理器，工作于180 MHz時性能高達200 MIPS，存儲器管理單元，16-K 字節的數據緩存，16-K字節的指令緩存， 支持SDRAM，靜態存儲器，Burst Flash，無縫連接的CompactFlash，SmartMedia及NAND Flash。存儲控制器(MC) 管理ASB 總線并最多達4 個主機的訪問控制。它通過一個總線判決器和一個地址譯碼器將4G字節的地址空間分區來訪問內置的SRAM與ROM，內置外設及通過外部總線接口(EBI) 的外部存儲器 。它還可通過一個異常中止狀態與一個失調檢波器來幫助應用程序調試。SAA7114的初始化接口采用AT91RM9200的兩線接口（TWI），圖1是AT91RM9200跟SAA7114的連接圖。