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基于双CPU实时图像监控系统的设计

作者:时间:2012-04-18来源:网络收藏

监控以其直观、方便、信息内容丰富而被广泛应用于许多场合。在电子技术与通讯技术的发展过程中,的技术水平直接反映了不同阶段电子与通讯的技术状况。上世纪90年代末,随着多媒体技术、视频压缩编码技术和网络通讯技术的发展,数字视频迅速崛起。在数字中,嵌入式监控系统主要由嵌入式处理器、以太网接口控制器等相关支撑硬件及嵌入式操作系统组成。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/171596.htm

1 方案

采用TI公司的TMS320VC5471为处理器,此芯片是一种双内核器件,内部集成了一个带程序和数据存储器(均为RAM)的 TMS320C54x DSP子系统和一个带仿真工具的ARM7TMRISC微控制器核。在双系统中,ARM7TDMI作为主,负责图像数据的存储、图像数据远程传输、存储容量的扩展等系统的功能;DSP作为从,它是图像采集和数据处理的核心,完成图像采集及处理系统的功能。ARM子系统与DSP子系统数据的传输非常频繁,系统选用共享双口RAM存储器方式来实现DSP与ARM7TDMI之间的通信,图像监控系统框图如图1所示。

2 硬件系统

2.1 主机控制单元

ARM子系统与DSP子系统数据的传输非常频繁,数据传输的可靠性和性直接决定系统的性能。所以,本系统选用共享双口RAM存储器方式来实现DSP与ARM7TDMI之间的通信,如采用IDT司生产的双口RAMIDT70V24,其容量为4K×16位。

在工作时不可避免的要碰到双核内部的通信问题,本采用中断的通信方式,任何一方都是先将准备好的数据放入API存储器中,然后发出中断信号,通知对方可以取数,对方接到中断之后,进入中断服务程序从API存储器中取走数据。

2.2 模拟图像采集及处理单元

图像信号通过CCD摄像头采集并输出模拟图像信号,模拟图像A/D转换采用Philips公司的SAA7111A来实现。该芯片可实现多路选通、锁相与时序、时钟产生与测试、ADC、亮色分离等功能,其输出可以具有如下格式:YUV4:1:1(12bit)、YUV 4:2:2(16bit)、YUV4:2:2(CCIR-656)(8bit)等,灵活输出不同的数字图像数据格式。由于DSP处理芯片和SA7111A 的时序不同,可以通过CPLD进行逻辑控制FIFO来完成数据缓存的功能。

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2.3 键盘控制单元

本系统采用TI公司的TMS320VC5471为处理器,连接成一个矩阵式键盘是非常容易的,其ARM侧提供了键盘专用接口KBGPIO。 KBGPIO[15:8]在芯片内部已通过上拉电阻接+3.3V高电平,并且被配置成输入口,可用来作为矩阵键盘的行输入,KBGPIO[7:0]被配置为输入口,可以用来作为矩阵键盘的列输入,该键盘电路输入无需再通过上拉电阻接至高电平,只将行和列线引出接到键的两端即可。键盘总共可以有24个实际的硬键,每个按键的功能可由用户随意定义功能。

2.4 存储容量扩展单元

系统中有大量的数据要记录下来,需要大量内存来保存测量的数据,在主CPU上连接SRAM、FLASH、CF卡。CF卡具有存储容量大、读写速度快、灵活性强的特点,是一种理想的存储载体,本系统选用KINGMAX公司生产的CompactFlash Card,该卡的存储容量是1G,利用芯片ARM核内置集成电路IIC接口,把CompactFlash卡连接到微控制器的IIC接口。在存储器映像模式中,一条8比特数据总线控制着CompactFlash卡,软件能把数据直接写到CompactFlash卡。CF卡的结构如图2所示。

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2.5 以太网控制单元

TMS320VC5471的网络模块(EIM)可以实现IEEE802.3协议及全双工/半双工模式的10/100Mbit/s的MAC层的功能。本系统的PHY接口采用Realtek公司生产的RTL8201BL芯片构成,RTL8201BL使用MII接口与TMS320VC5471的MAC控制器直接相连,RTL8201的发送输出引脚TPTX±和接收输入TPRX±通过网络隔离变压器与RJ45双绞线接口连接,实现数据通道的安全隔离。

2.6 图像监控单元

将本系统连接到Internet网络上,可以通过Internet进行图像监控,不必亲临现场。μC/OS-II是一款实时嵌入式操作系统,该操作系统是一个公开源代码占先式多任务微内核的RTOS。本选用μC/OS-II,将其移植到TMS320VC5471内嵌的ARM7核上。网络通信协议通过TCP/IP协议栈选用LwIP协议栈,把LwIP协议栈移入来实现。嵌入式网络平台的结构示意图如图3所示。

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