机场导航站综合监控系统的前端采集装置设计

2 视频压缩主板设计
音视频压缩主板如图2所示,采用 GO7007SB 芯片进行音视频压缩。此芯片是美国 WIS 公司的一款支持多格式的 MPEG4 视频编码芯片。它采用了多种高精度的压缩算法，能输出MPEG4、MPEG-2、MPEG-1、H.263、MJPEG等数据流格式，同时支持完美的音视频同步输出。能够输出的最大规格为：以30 S/s的帧率输出NTSC制式的分辨率为720×480，以25 S/s的帧率输出PAL制式的分辨率为720×576。此外该芯片还提供了丰富的外围硬件接口:支持10位RGB Bayer视频解码器接口、32位数据、100 MHz的SDRAM数据总线接口、I2C总线接口、 I²S 外部音频/PCM编码器/DSP接口以及灵活的HPI主机接口;可以支持多种类型的CPU,多数CMOS和CCD传感器以及 Philips公司SAA711X视频处理器,都能无缝连接到视频输入接口。

视频采集是由Philips公司出产的视频数据捕获芯片SAA7113完成的。SAA7113主要将模拟的视频信号进行数字采样并转化为ITU656标准输出格式的数字视频信号，前端输入的视频信号可以是NTSC制式、PAL制式或者SECAM制式的。SAA7113可在G07007SB的I2C总线时序的控制下，将捕获到的ITU656 YUV 4:2:2格式的数字视频数据通过10 位 RGB Bayer视频解码器接口输入到G07007SB。
音频采集是由TI旗下的BURR—BROWN公司生产的立体声音频采集芯片PCM1800完成的。它主要将模拟的立体声音频信号转换成符合I2S总线标准格式的数字音频信号，数字音频信号再从I²S外部音频接口输入到G07007SB。G07007SB支持ADPCM编码,允许1:4音频压缩，为A/V同步产生音频采样计数和音频标签。
主板的中央控制器选用Samsung公司的 S3C2410 嵌入式处理器。它 是 一 款 基 于ARM940 内核的SoC芯片,主要实现整个系统的控制和调度管理,如系统级别初始化、 配置、 用户接口、 用户命令执行、PC通信和系统控制等。S3C2410植入源码开放的?滋Clinux 嵌入式操作系统为控制平台。S3C2410和 GO7007SB通过HPI 通 信。HPI 物 理 上 连 接GO7007SB 端口和ARM的总线控制器BUSC, S3C2410通过编程HPI在GO7007SB内存映射中打开一个32 KB窗口,然后再访问 GO7007SB内存。这样, S3C2410和GO7007SB都可以访问SDRAM,从而有效地共享大量的图像数据块。S3C2410和GO7007SB共享一种数据结构,用于命令请求、 确认和数据的交互。
ARM9处理器还可以直接与数据采集接口板块连接，读取环境监测设备的数据，处理后与音视频数据一起打包后通过8139发送到网络上与远端的集中监控中心的上层监控系统进行通信。Flash存储器用于将装置的网络参数和配置参数永久保存,当上电复位的时候，即读取出来初始化主板。液晶显示屏用于显示现场的时间和室内温湿度以及当前设备的状态，如果出现故障将会显示ALARM信息,正常情况下每隔1 s刷新时间和温湿度数据。
3 环境数据采集卡设计
环境数据采集卡如图3所示。环境数据采集卡可以通过DB9接头与音视频压缩主板进行连接通信，向其提供采集到的环境数据。此采集卡是在ARM9处理器S3C2410上嵌入Linux操作系统作为控制平台,来控制与外接的各种环境数据采集设备之间的通信。此外还通过GM8125将一个串口扩展为5个串口,再经过5个SN75LBC184芯片将RS232信号转换为RS485信号；由于环境采集的设备多数都是RS485接口的信号，扩展的5个RS485接口可以挂接任意485采集设备。这样大大提高了系统的负载能力和可扩展性。