基于DSP的视频监控系统硬件设计

1 引言
目前视频监控广泛应用于安防监控、工业监控和交通监控等领域。视频监控系统大致经历3个阶段：首先是基于模拟信号的电视监控系统，其功能单一、易受干扰且不易扩展；随后出现基于PC机的图像监控系统，其终端功能较强．但价格昂贵，稳定性差；近年来，随着嵌入式技术成熟，嵌入式视频采集处理系统具有可靠性高、速度快、成本低、体积小、功耗低、环境适应性强等优点。
基于嵌入式系统的上述诸多优点，这里提出一种基于DSP的视频监控系统解决方案。

2 系统硬件设计
2．1 系统整体硬件结构
整个系统硬件设计由电源、视频信号处理、FPGA和外围接口等模块组成。其中，图像处理模块接收CCD图像传感器传送的模拟视频信号，并把模拟视频信号模数转换成数字信号，由DSP处理所转换的数字信号，再转换为标准的YUV 4：2：2格式的数字视频信号，并将获得的数字视频信号送至FPGA模块，对YUV数字信号进行处理，从而产生标准的SVGA格式，帧频为60 Hz的行、场同步信号。图1为该系统硬件设计框图。

2．2 电源模块
电源模块将外部输入的12 V直流电源转换成系统各模块所需工作电压。CCD图像传感器所需电压为15 V和-7 V，DSP所需电压为3．3 V和5 V，FPGA所需电压为1．2 V、2．5 V和3．3 V。本设计采用MOTOROLA公司的DC-DC电源转换器，MC34063A将12 V直流电压转换成5 V直流电压，选用Texas Instruments公司的电源转换器TPS75003将5 V直压电源转换成1．2 V、2．5 V和3．3 V直流电压。而CCD图像传感器的工作电压则由NE555和78L15产生。
2. 3 图像处理模块
2．3．1 图像采集
本设计图像采集电路将CCD传感器输出的模拟视频信号转换成离散的模拟视频信号，再对模拟信号进行相关双采样、自动增益控制处理后，传输至DSP转换为数字信号。具体工作流程：系统上电复位后，DSP(CXD3142)产生控制信号驱动CCD图像传感器，把光信号转换成PAL制式的模拟视频信号，并把该信号输入到CXA2096N的引脚DIN和PIN引脚。此时，在引脚SHD和SHP的控制下对输入信号进行相关双采样。当SHD信号的下降沿到来时，采样DIN信号电平，当SHP信号的下降沿到来时，再采样PIN引脚的预加电平信号，将这两路信号送到CXA2096N内部的自动增益控制电路，经差运算后输出。再对输出信号进行黑电平箝位、预消隐等处理，然后由CXA2096N的DRVOUT引脚输出。DSP产生CXA2096N的工作时序。