節能型視頻監控終端的設計

摘要： 設計了一種節能型視頻監控終端。該終端以TMS320DM642 芯片為核心，在攝像頭、圖像解碼芯片TVP5150、紅外傳感器等外圍芯片的協助下， 能有效監控區域人員出入情況， 并僅在有人員進入監控區域時才開始視頻圖像的采集、處理、傳輸等，既達到了監控目的，又節約了部分電能。

視頻監控系統越來越多地走進人們的生活， 系統節能也是電子系統必須考慮的一個重要參數。對一個少有人出入的場合， 采用不間斷的實時監控不僅沒有必要，也會浪費很多的電能。針對這種情況， 本文設計了一個無人值守的智能監控終端。在沒有人進入監控區域時，監控終端處于低能耗的休眠狀態； 當紅外傳感器檢測到有人進入監控區域時， 終端被喚醒并開始攝像， 同時將處理后的視頻信號經過網絡傳輸到監控中心， 為中心值班人員提供判斷依據。對于出入人員較少的場合， 利用該監控終端可以有效減少系統能耗， 減少傳輸、保存的數據量， 而且不會錯過監控對象。

1 終端工作原理及總體框圖

終端的總體框圖如圖1 所示， 在沒有人員進入監控區時， 系統處于休眠、節能狀態， 當紅外傳感器檢測到有人員進入監控區域時， 產生外部中斷， 中央處理器TMS320DM642 在接收到外部中斷時立即啟動各模塊進行圖像的采集、處理、傳輸等。

圖1 終端原理框圖

2 終端系統設計

2.1 中央處理器的選擇

由于終端要處理的數據量大， 實時性強， 所以采用多媒體處理芯片TMS320DM642( 以下簡稱為DM642) 。該芯片是TI 公司C6000 系列DSP 中較新的32 位定點DSP ， 工作頻率由內部倍頻器設置， 可以達500 MHz 、600 MHz 或720 MHz ， 每秒可執行指令數4 000 、4 800 、5 760 MIPS 。DM642 采用TI 公司第2 代增強型超長指令集， 它的EMIFA 接口數據總線寬度為64 位， 最高存取頻率133 MHz ， 可直接與大容量、低成本的SDRAM 芯片無縫連接。DM642 帶有3 個雙通道(A，B 兩通道)數字視頻口， 可同時處理多路數字視頻流。DM642 擁有I2C 接口， 可以與外部I2C 設備通信， 用來配置外部I2C 設備的寄存器，DM642 的網口(EMAC 接口) 、PCI 口和HPI 口共享引腳。因其處理性能強， 外圍接口多而靈活， 在機器視覺、醫學成像、網絡視頻監控、數字廣播等領域得到了廣泛的應用。

2.2 紅外傳感信號處理模塊的設計

為了節約電能， 本終端采用紅外傳感器來檢測監控區域有無人員進入， 只在有人員進入監控區域時， 終端才進入圖像采集、處理、傳輸狀態。本設計采用BISS0001芯片為熱釋電紅外傳感信號處理核心元件， 其應用電路如圖2 所示。

圖2 紅外信號處理電路

圖2 中，7805 為三端穩壓集成電路， 為信號處理電路提供電源。BISS0001 芯片的第9 引腳為觸發控制信號Vc的輸入腳， 工作中應當保證輸入電壓Vc>VR ( 通常：VR=0.2VCC)， 可以通過調節電阻R3來達到目的。當有行人進入監控區域時， 熱釋電紅外傳感器PIR 將檢測到的人體發出的紅外線轉化為電信號， 并將其送到BISS0001內部， 信號經BISS0001 處理后由2 腳輸出， 輸出Vo為低電平到高電平的跳變。如果BISS0001 工作在有效狀態不可重復觸發的情況下(即圖2 中S1 接低電平)， 高電平的持續時間為Ts (Ts=49 152 R1C1)， 在Ts時間段結束時，輸出Vo即刻由高電平進入低電平并被封鎖Ti (Ti =24R2C2 ) 時長； 對于有效狀態可重復觸發的情況來講( 即圖2 中S1 接高電平)， 如果在前一Ts時間段內， 輸入的變化使得輸出有效狀態再次觸發， 則Vo高電平信號將從此刻算起再持續一個Tx時長， 之后才轉換為低電平并進入封鎖時間Ti。在封鎖時間內， 即使由于負載的切換而引入的干擾也不會改變輸出Vo的狀態。本設計中讓S1 接高電平， 紅外傳感信號處理電路的輸出信號Vo作為DM642 的外部中斷信號， 將Vo與DM642 的GP[5:4]連接， 同時也作為TVP5150 芯片的節電模式輸入控制信號， 如圖2 所示。