节能型视频监控终端的设计

摘要： 设计了一种节能型视频监控终端。该终端以TMS320DM642 芯片为核心，在摄像头、图像解码芯片TVP5150、红外传感器等外围芯片的协助下， 能有效监控区域人员出入情况， 并仅在有人员进入监控区域时才开始视频图像的采集、处理、传输等，既达到了监控目的，又节约了部分电能。

视频监控系统越来越多地走进人们的生活， 系统节能也是电子系统必须考虑的一个重要参数。对一个少有人出入的场合， 采用不间断的实时监控不仅没有必要，也会浪费很多的电能。针对这种情况， 本文设计了一个无人值守的智能监控终端。在没有人进入监控区域时，监控终端处于低能耗的休眠状态； 当红外传感器检测到有人进入监控区域时， 终端被唤醒并开始摄像， 同时将处理后的视频信号经过网络传输到监控中心， 为中心值班人员提供判断依据。对于出入人员较少的场合， 利用该监控终端可以有效减少系统能耗， 减少传输、保存的数据量， 而且不会错过监控对象。

1 终端工作原理及总体框图

终端的总体框图如图1 所示， 在没有人员进入监控区时， 系统处于休眠、节能状态， 当红外传感器检测到有人员进入监控区域时， 产生外部中断， 中央处理器TMS320DM642 在接收到外部中断时立即启动各模块进行图像的采集、处理、传输等。

图1 终端原理框图

2 终端系统设计

2.1 中央处理器的选择

由于终端要处理的数据量大， 实时性强， 所以采用多媒体处理芯片TMS320DM642( 以下简称为DM642) 。该芯片是TI 公司C6000 系列DSP 中较新的32 位定点DSP ， 工作频率由内部倍频器设置， 可以达500 MHz 、600 MHz 或720 MHz ， 每秒可执行指令数4 000 、4 800 、5 760 MIPS 。DM642 采用TI 公司第2 代增强型超长指令集， 它的EMIFA 接口数据总线宽度为64 位， 最高存取频率133 MHz ， 可直接与大容量、低成本的SDRAM 芯片无缝连接。DM642 带有3 个双通道(A，B 两通道)数字视频口， 可同时处理多路数字视频流。DM642 拥有I2C 接口， 可以与外部I2C 设备通信， 用来配置外部I2C 设备的寄存器，DM642 的网口(EMAC 接口) 、PCI 口和HPI 口共享引脚。因其处理性能强， 外围接口多而灵活， 在机器视觉、医学成像、网络视频监控、数字广播等领域得到了广泛的应用。

2.2 红外传感信号处理模块的设计

为了节约电能， 本终端采用红外传感器来检测监控区域有无人员进入， 只在有人员进入监控区域时， 终端才进入图像采集、处理、传输状态。本设计采用BISS0001芯片为热释电红外传感信号处理核心元件， 其应用电路如图2 所示。

图2 红外信号处理电路

图2 中，7805 为三端稳压集成电路， 为信号处理电路提供电源。BISS0001 芯片的第9 引脚为触发控制信号Vc的输入脚， 工作中应当保证输入电压Vc>VR ( 通常：VR=0.2VCC)， 可以通过调节电阻R3来达到目的。当有行人进入监控区域时， 热释电红外传感器PIR 将检测到的人体发出的红外线转化为电信号， 并将其送到BISS0001内部， 信号经BISS0001 处理后由2 脚输出， 输出Vo为低电平到高电平的跳变。如果BISS0001 工作在有效状态不可重复触发的情况下(即图2 中S1 接低电平)， 高电平的持续时间为Ts (Ts=49 152 R1C1)， 在Ts时间段结束时，输出Vo即刻由高电平进入低电平并被封锁Ti (Ti =24R2C2 ) 时长； 对于有效状态可重复触发的情况来讲( 即图2 中S1 接高电平)， 如果在前一Ts时间段内， 输入的变化使得输出有效状态再次触发， 则Vo高电平信号将从此刻算起再持续一个Tx时长， 之后才转换为低电平并进入封锁时间Ti。在封锁时间内， 即使由于负载的切换而引入的干扰也不会改变输出Vo的状态。本设计中让S1 接高电平， 红外传感信号处理电路的输出信号Vo作为DM642 的外部中断信号， 将Vo与DM642 的GP[5:4]连接， 同时也作为TVP5150 芯片的节电模式输入控制信号， 如图2 所示。