基于PCI总线的视频监控系统设计.pdf
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1、V I D E OE N GI N E E R I N GN o.2 V o l.3 1 2 0 0 7(S u mN o.2 9 8)文章编号:1 0 0 2-8 6 9 2(2 0 0 7)0 2-0 0 8 1-0 4基于 P C I 总线的视频监控系统设计廖军,周鄂林,管庆(电子科技大学-美国德州仪器D S P s技术中心,四川 成都6 1 0 0 5 4)【摘要】介绍了一种基于T IT M S 3 2 0 D M 6 4 2的P C I总线的视频监控系统的设计和实现,它可实时处理两路模拟摄像机数据或两路I P摄像机数据,对系统软硬件构成进行了分析,在T I的I O M硬件驱动模型上用
2、R F 5架构进行了系统任务调度,试验结果表明该系统能实时对多路图像数据运行监控算法,并将监控结果通过P C I总线传送给主机,可方便完成本地存储和远程监控,为各种视频监控算法提供了有效的软硬件平台。【关键词】T M S 3 2 0 D M 6 4 2芯片;P C I总线;C I F图像;I P摄像机;远程监控;I O M驱动模型【中图分类号】T P 2 7 7【文献标识码】BD e s i g no fP C IV i d e oMo n i t o r i n gS y s t e m B a s e do nT MS 3 2 0 D M6 4 2L I A OJ u n,Z H O UE
3、-l i n,G U A NQ i n g(U E S T C-T e x a sI n s t r u m e n t sD S P sT e c h n o l o g yC e n t e r,S i c h u a nC h e n g d u6 1 0 0 5 4,C h i n a)【A b s t r a c t】T h ed e s i g na n di m p l e m e n t o f P C Iv i d e om o n i t o r i n gs y s t e m b a s e do nT I sT M S 3 2 0 D M 6 4 2i si n t
4、r o d u c e d,w h i c hc a np r o-c e s st w o-c h a n n e la n a l o gc a m e r ao rt w o-c h a n n e lI Pc a m e r av i d e os t r e a m.T h ei m p l e m e n t a t i o no ft h ec o r es y s t e m m o d u l e si sd i s-c u s s e d,i n c l u d i n gt a s ks c h e d u l eb a s e do nT I sR F 5f r a m
5、 e w o r ka n dI O M m i n i-d r i v e r.T h ee x p e r i m e n t r e s u l t si n d i c a t et h a t t h i ss y s-t e m c a np r o c e s sm o n i t o r i n ga l g o r i t h m f o rm u l t i p l e xv i d e os t r e a m a n dt r a n s f e rm o n i t o r i n gr e s u l t st ot h eh o s t t h r o u g h
6、P C Ib u si nr e a lt i m e.I ti sc o n v e n i e n tf o ru s e rt oc o m p l e t et h ef u n c t i o n so fl o c a l-s t o r a g ea n dr e m o t em o n i t o r i n g,a n dp r o v i d e su s e ra ne f f e c t i v es o f t w a r ea n dh a r d w a r ep l a t f o r m f o rv i d e om o n i t o r i n ga
7、l g o r i t h m.【K e yw o r d s】T M S 3 2 0 D M 6 4 2;P C Ib u s;C I Fi m a g e;I PC a m e r a;r e m o t em o n i t o r i n g;I O M 实用设计 1引言近几年来,视频监控系统的发展出现了以下趋势:从模拟监控转向数字监控;从落后的现场监控转向先进的远程监控;从有人值守监控转向无人值守监控。本文介绍的基于T I T M S 3 2 0 D M 6 4 2(以下简称D M 6 4 2)P C I总线的视频监控系统可同时满足数字监控、远程监控和无人值守监控的要求,并能在该平台
8、上灵活移植各种视频监控算法。2系统结构设计2.1系统设计目标以T I高性能图像处理芯片T M S 3 2 0 D M 6 4 2为核心,搭建了视频监控硬件平台并完成驱动开发,还搭建了基于T IR F 5参考框架的D S P软件平台。系统能同时采集两路分辨率为P A LD 1 7 2 0 5 7 6/2 5f/s的视频流(模拟或网络摄像头均可),并能对采集的图像数据运用监控算法进行实时处理。视频监控板卡作为计算机的P C I设备,通过P C I接口同计算机完成控制、数据等信息交换。2.2系统设计特点系统结构框图如图1所示。整个监控系统分为D M 6 4 2模块、监控算法控制台模块、模拟摄像机模块
9、和I P摄像机模块。1)D M 6 4 2模块运行视频监控算法,与外围设备通信。2)监控算法控制台模块位于P C机端,包括规则管理工具和警报控制台两个子模块。规则管理工具设定安全规则,并将用户设定的安全规则作为参数由P C I总线传递给D M 6 4 2中的监控算法;警报控制台显示从D M 6 4 2中传过来的违背安全规则的图像警报并存储。图1系统结构框图模拟摄像机网络摄像机P C端软件P C机网卡P a n a s o n i cS D K解码A X I SS D KP C I图像传输网络摄像机管理A P I规则管理工具警报控制台监控算法软件开发套件监控服务器传感器P C I传输队列P C
10、I监控卡R T C/Wa t c hD o gF L A S HS D R A NM C UE M I FP C ID M 6 4 2I2CV P 1V P 0视频解码器1视频解码器0P C I总线T C P/I P网络Ap p l i c a t i o n&p r o j e c to fv i d e ot e c h n o l o g i e s8 12 0 0 7年第3 1卷第2期(总第2 9 8期)3)模拟摄像机模块实时拍摄图像,通过视频解码器转换为数字图像,再通过D M 6 4 2的V P O R T(V i d e oP o r t)传给D S P,在D S P中运行视频监控
11、算法,可智能地实时监视安全事件并对违背安全规则的产生图像警报,通过P C I总线传到P C机的警报控制台。4)I P摄像机实验表明,输入一路帧率为1 0f/s的C I F(3 5 2 2 8 8)格式图像到D M 6 4 2,并运行视频监控算法时,D S P占用率为3 0%左右,如果在D M 6 4 2端进行图像解码会导致D S P端算法负载过重。因此,I P摄像机的设计方案是由计算机接收M o t i o nJ P E G,M P E G-4或H.2 6 4等格式视频数据流,并完成至Y U V或R G B格式的图像解码,再通过P C I总线与视频监控卡交换数据。本系统的硬件设计把本地监控和远
12、程监控有效地融合在一起,避免了大规模长距离布线带来的不便;以D M 6 4 2为核心,使系统具有57 6 0M i n s t r u c t i o n/s计算能力,且实时;采用P C I板卡设计和计算机互连,增加了该系统的可移植性,若一台计算机同时在5个P C I插槽上插上该板卡,最多可同时监控1 0路视频流,由计算机进行数据存储也很方便。系统软件框架基于T IR F 5之上,各种监控算法可灵活地兼容,可移植性强,如果在D S P端运行智能监控算法模拟人工视觉,可有效地实现无人值守,弥补模拟监控需要人工职守的先天性不足。3系统的硬件实现系统硬件功能模块包括核心模块D M 6 4 2D S
13、P、视频输入采集模块、外部存储模块、P C I接口模块、算法加密模块以及电源管理模块等。即由1片T I T M S 3 2 0 D M 6 4 2(D S P)、2片T IT V P 5 1 5 0 A(视频A/D芯片)、2片M i c r o nM T 4 8 L C 8 M 3 2 B 2 T G-7 F(S D R A M)、1片S P A N S I O N S 2 9 GL 0 6 4 M 9 0 T A I R 4(F L A S H)、1片M i c r o c h i p P I C 1 8 F 2 6 2 0(M C U)和2片T IT P S 5 4 3 1 0 P WP(
14、电源管理芯片)组成。3.1 D M6 4 2D S P模块本模块采用T I推出的7 2 0 M H zT M S 3 2 0 D M 6 4 2D S P芯片,主要功能是对采集到的数字视频流运行监控算法并实现与P C机的交互。其主要外围设备包括:3个V P O R T;1个V I C;1个1 0/1 0 0 M b i t/sE M A C;1个M D I O;1个M c A S P;1个I2C总线模块;2个M c B S P;3个3 2位T i m e r;1个用户可配置的1 6/3 2位H P I接口;1个3 2位主/从P C I接口;1个1 6针G P I O;1个6 4位E M I F
15、;1个具有6 4路独立通道的E D M A等 1。3.2视频输入解码模块本模块由2片T V P 5 1 5 0 A视频解码芯片组成,其主要功能是将模拟摄像机输入的模拟数据进行视频解码,转换成B T.6 5 6流格式。该模块视频采集的数据格式为Y U V 4 2 2,采集的数字视频数据通过D M 6 4 2V P O R T端口送入缓冲区(51 2 0B y t e),由自己的时钟控制,当采集完一场数据时产生D M A中断,并在D M A中断服务程序里根据实际情况完成相应的视频处理,将处理后的数据输出到外部S D R A M 2。3.3外部存储模块本 模 块 主 要 包 括2片M i c r o
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