基于DSP的視頻監控系統硬件設計

1 引言
目前視頻監控廣泛應用于安防監控、工業監控和交通監控等領域。視頻監控系統大致經歷3個階段：首先是基于模擬信號的電視監控系統，其功能單一、易受干擾且不易擴展；隨后出現基于PC機的圖像監控系統，其終端功能較強．但價格昂貴，穩定性差；近年來，隨著嵌入式技術成熟，嵌入式視頻采集處理系統具有可靠性高、速度快、成本低、體積小、功耗低、環境適應性強等優點。
基于嵌入式系統的上述諸多優點，這里提出一種基于DSP的視頻監控系統解決方案。

2 系統硬件設計
2．1 系統整體硬件結構
整個系統硬件設計由電源、視頻信號處理、FPGA和外圍接口等模塊組成。其中，圖像處理模塊接收CCD圖像傳感器傳送的模擬視頻信號，并把模擬視頻信號模數轉換成數字信號，由DSP處理所轉換的數字信號，再轉換為標準的YUV 4：2：2格式的數字視頻信號，并將獲得的數字視頻信號送至FPGA模塊，對YUV數字信號進行處理，從而產生標準的SVGA格式，幀頻為60 Hz的行、場同步信號。圖1為該系統硬件設計框圖。

2．2 電源模塊
電源模塊將外部輸入的12 V直流電源轉換成系統各模塊所需工作電壓。CCD圖像傳感器所需電壓為15 V和-7 V，DSP所需電壓為3．3 V和5 V，FPGA所需電壓為1．2 V、2．5 V和3．3 V。本設計采用MOTOROLA公司的DC-DC電源轉換器，MC34063A將12 V直流電壓轉換成5 V直流電壓，選用Texas Instruments公司的電源轉換器TPS75003將5 V直壓電源轉換成1．2 V、2．5 V和3．3 V直流電壓。而CCD圖像傳感器的工作電壓則由NE555和78L15產生。
2. 3 圖像處理模塊
2．3．1 圖像采集
本設計圖像采集電路將CCD傳感器輸出的模擬視頻信號轉換成離散的模擬視頻信號，再對模擬信號進行相關雙采樣、自動增益控制處理后，傳輸至DSP轉換為數字信號。具體工作流程：系統上電復位后，DSP(CXD3142)產生控制信號驅動CCD圖像傳感器，把光信號轉換成PAL制式的模擬視頻信號，并把該信號輸入到CXA2096N的引腳DIN和PIN引腳。此時，在引腳SHD和SHP的控制下對輸入信號進行相關雙采樣。當SHD信號的下降沿到來時，采樣DIN信號電平，當SHP信號的下降沿到來時，再采樣PIN引腳的預加電平信號，將這兩路信號送到CXA2096N內部的自動增益控制電路，經差運算后輸出。再對輸出信號進行黑電平箝位、預消隱等處理，然后由CXA2096N的DRVOUT引腳輸出。DSP產生CXA2096N的工作時序。