基于S3C2510A的嵌入式数字硬盘录像机的设计

数字硬盘录像机，英文名称为Digital Video Recorder，简称DVR，它是视频监控系统中重要的设备，用于替代早期的长延时录像机或者磁带录像机。目前硬盘录像机从硬件架构上分主要分为工控式硬盘录像机（或者工控硬盘录像机或者PC式硬盘录像机）、嵌入式硬盘录像机，从压缩算法来分有小波压缩、MJPEG、MPEG4、H.264等。目前工控式硬盘录像机和嵌入式硬盘录像机所占市场比重差不多，由于嵌入式硬盘录像机的稳定性及易维护性，选择嵌入式硬盘录像机的用户会越来越多，市场前景非常大。基于这种应用背景，本文提出了嵌入式硬盘录像机的设计思路和实现方案。

系统总体方案
1 技术指标
本系统的主要技术指标如下。

● 视频输入：16路复合视频输入PAL/NTSC。

● 视频输出：2路复合视频输出PAL/NTSC（BNC接口，1.0VP-P, 75Ω）。

● 音频输出：16路音频输入20～100mV10kΩ(RCA)。

● 音频输出：2路音频输出，20～100mV,1kΩ(RCA)。

● 系统资源：同时多路录像、同时录像回放、同时网络操作。

● 图像压缩：增强型H.264，视频和音频信号压缩后生成复合的H.264码流，码流回放时视频和音频保持同步。也可设置单一视频流。

● 音频压缩：G.729

2 设计方案
根据系统要求的技术指标，本文设计的16路嵌入式DVR系统硬件部分采用了主从式双CPU架构模式。主CPU选用了ARM9处理器，具体型号为三星半导体的S3C2510A，从CPU选用DSP处理器,具体型号为美国德州仪器（TI）的多媒体处理芯片TMS320DM648。主从CPU之间通过PCI总线进行通信。

整个系统的工作流程设计为：系统上电或复位后，主CPU S3C2510A从Flash加载程序，完成对芯片的初始化和外围硬件的配置，之后从CPU TMS320DM648便开始进行图像采集。从CPU通过I2C口对系统中的视频解码芯片进行控制，将从摄像头采集到的模拟视频信号转换为数字视频信号，送入DM648的视频通道(VP端口)；同步采集到的模拟音频信号经过音频编解码器模／数转换后，送入DM648的音频通道(McASP端口)。DM648将接收到的数字视频信号和数字音频信号数据分别进行压缩,再把压缩视频流和压缩音频流进行同步复合,产生H.264视频复合流，再通过PCI总线上传给主CPU，主CPU将从PCI接口收到的数据以文件的格式存储到本地硬盘，供日后调用；同步将复合数据流传送给图像预览芯片进行显示。整个DVR系统框架图如图1所示。

图1 DVR系统框图