VPBE輸出接口由1個(gè)OSD引擎和1個(gè)視頻編碼器組成。OSD引擎能夠顯示兩組獨立的視頻窗口或兩組獨立的OSD窗口,還可以以2個(gè)視頻窗口、1個(gè)OSD窗口和一個(gè)屬性窗口的形式顯示。OSD用于在視頻圖像上疊加音量,圖標等位圖或圖像信息。視頻編碼模塊提供數字輸出和模擬輸出。數字輸出支持24bitRGB888格式、8/16bit BT.656以及具有獨立的水平和垂直同步功能的CCIT.601輸出;模擬輸出支持4路10bit DAC,均工作于54 MHz,支持復合NTSC/PAL、S端子和分量視頻。
3 系統硬件設計
系統硬件結構如圖4所示,本系統選擇以TMS320DM365為嵌入式處理器,外圍電路包括有音頻、視頻信號采集電路,以太網(wǎng)絡(luò )電路,電源接口,JTFAG,UART,NAND Flash,SD卡,DDR2,USB2.0 OTG以及I2C。
圖4 系統硬件結構框圖
網(wǎng)絡(luò )攝像機系統的信息處理流程主要分為圖像的獲取、圖像的處理傳輸以及圖像的顯示3部分。本系統中,前端攝像頭負責圖像的捕捉,將獲取的未經(jīng)壓縮處理的圖像信號傳輸至電路板中通過(guò)TMS320DM365芯片進(jìn)行壓縮處理以及SD卡的相應存儲,再由以太網(wǎng)接口或其他接口將處理過(guò)圖像進(jìn)行傳輸,在遠端監視器上將圖像進(jìn)行顯示。
本系統的視頻采集模塊采用TVP5146.傳統NTSC/PAL攝像頭的輸出信號格式為模擬信號,由于TMS320DM365的視頻輸入信號是通過(guò)VPFE的CCDC以ITU-R BT.601/BT.656格式進(jìn)行輸入的,所以首先需要通過(guò)視頻前段濾波放大器OPA361對采集到的模擬信號進(jìn)行放大,經(jīng)過(guò)視頻解碼芯片TVPS146將模擬信號進(jìn)行圖像的抗混疊濾波預處理、模擬數字化轉換及亮度/色度、水平/垂直同步信號的分離,實(shí)現模擬視頻信號轉換為數字并行信號BT.656碼流格式,隨后通過(guò)2個(gè)12位2選1的FET多路復用器對4路視頻信號選擇1路作為輸入從而完成VPFE的視頻輸入工作。 TVP5146是一種高性能單片數字視頻解碼器,它可將所有常見(jiàn)的基帶模擬視頻信號,例如NTSC,PAL,SECAM混合信號數字化并解碼為數字視頻信號。該解碼器還包括了具有模擬預處理功能的4路10位30MSPS的模數轉換器。高達10組的視頻輸入終端可以用來(lái)配置作為RGB,YPbPr,CVBS分量信號或者S端子視頻輸入。
網(wǎng)絡(luò )控制模塊主要包括EMAC模塊和MDIO模塊,原理圖如圖5所示。
圖5 以太網(wǎng)MII連接配置圖
本系統采用TI公司出品的TSB43EA42作為以太網(wǎng)收發(fā)器。TSB43EA42支持10 MB/100 MB基帶傳輸,提供與MAC層相接的MII接口。它與DM3 65通信的主要引腳有:發(fā)送、接收數據線(xiàn)、時(shí)鐘、使能信號、錯誤指示、管理數據接口、控制/指示引腳等。EMAC控制模塊內部集成了8 kB的RAM,主要功能使存放緩沖描述符和以太網(wǎng)數據包。MDIO模塊則主要通過(guò)兩線(xiàn)接口完成對物理層芯片的配置,工作狀態(tài)檢測等工作。
串口模塊采用TI公司的MAX322ICPW,主要用來(lái)負責開(kāi)發(fā)板與計算機之間的通信。通過(guò)超級終端,完成Linux內核的下載以及相關(guān)參數的設置,完成系統的開(kāi)發(fā)以及調試。存儲模塊包括了2個(gè)擴展存儲接口EMIF和2個(gè)MMC/SD卡接口。前者包括DDR控制器和異步擴展存儲接口A(yíng)EMIF分別用于擴展連接對DDR存儲器和Flash存儲器;后者實(shí)現了2個(gè)SD卡存儲器的擴展連接。
電源模塊采用了TI公司的TPS65023作為電源管理芯片。該芯片包括3個(gè)DC/DC轉換器以及2個(gè)200mA線(xiàn)性穩壓器LDO.每路LDO由TMS320DM3 65通過(guò)I2C與之通信,實(shí)現各路輸出電源電壓的控制,為內核存儲器和I/O接口提供1.3,1.8,3.3 V的工作電壓;也可通過(guò)5 V穩壓器直流供電,通過(guò)DC/DC轉換器提供1.3,1.8,3.3 V供電。
4 系統軟件設計
系統的視頻采集模塊負責從攝像頭中讀取視頻流數據,讀出的圖像數據交由壓縮模塊處理。攝像頭驅動(dòng)程序加載完成后為了進(jìn)行視頻采集必須加入Video4Linux模塊,從而可以通過(guò)Video4Linux模塊提供的編程接口從攝像頭設備中獲取圖像幀;赩4L的視頻采集流程圖如圖6所示。
圖6 視頻采集流程圖
本系統采用RTP實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議以及RTCP實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議作為視頻傳輸的協(xié)議。RTP在多點(diǎn)傳送或單點(diǎn)傳送的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)上,提供端對端的網(wǎng)絡(luò )傳輸功能,適合應用程序傳輸實(shí)時(shí)數據,如:音頻、視頻或者仿真數據。RTP由于沒(méi)有為實(shí)時(shí)服務(wù)提供資源預留功能,所以不能保證QoS(服務(wù)質(zhì)量)。RTCP作為一種控制協(xié)議,通過(guò)擴展可以升級為大型的多點(diǎn)傳送網(wǎng)絡(luò ),并提供最小限度的控制和鑒別功能。在RTP會(huì )話(huà)期間,各參與者周期性的傳送RTCP包,RTCP包中含有已發(fā)送的數據包的數據、丟失的數據包的數量等統計資料,因此服務(wù)器可以利用這些信息動(dòng)態(tài)的改變傳輸速率,甚至改變有效載荷類(lèi)型。RTP和RTCP配合使用,他們能以有效地反饋和量小的開(kāi)銷(xiāo)使傳輸效率最佳化,RTCP利用主要的兩種控制包SR和RR反饋的信息如數據包丟失比,數據包丟失率,吞吐量和吞吐率,數據包到達時(shí)延抖動(dòng)和往返傳播時(shí)延等來(lái)調節實(shí)時(shí)傳輸,并調整系統的打包格式,發(fā)包速率來(lái)保證流暢地傳輸數據和清晰的播放視頻,因此特別適合傳送網(wǎng)上的實(shí)時(shí)數據。容-源-電-子-網(wǎng)-為你提供技術(shù)支持
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