在鋼鐵冶煉加工等高溫高危行業(yè)中，有許多場合不適合工人長時間在現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備運行，因此需要在現(xiàn)場建立隔離工作室，利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)將現(xiàn)場的實時視頻采集和傳輸至工作室中。為了實現(xiàn)全方位的設(shè)備監(jiān)控，往往需要多路視頻監(jiān)控系統(tǒng)，本文針對實際情況，采用TI公司的專用視頻處理芯片TMS320DM642構(gòu)建單板多路視頻監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)連接簡單、方便，設(shè)備成本低，可以廣泛應(yīng)用于現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)中。

　　1 核心處理器選擇

　　視頻系統(tǒng)通常包括視頻信號的采集、處理和輸出。其中最核心的部分是處理部分。對于4路720×576標(biāo)清格式的PAL制式視頻采集系統(tǒng)及1路720×576標(biāo)清格式的PAL制式視頻輸出，系統(tǒng)輸入的數(shù)據(jù)量為：

　　(720×576)×4×16 bit×25Hz≈79.1 MB/s

　　輸出數(shù)據(jù)量為：

　　(720×576)×16 bit×25 Hz≈19.8 MB/s

　　處理如此巨大的數(shù)據(jù)量成為多路視頻監(jiān)控系統(tǒng)的最大瓶頸。這要求DSP有足夠出色的外部接口能力和較高的內(nèi)核時鐘，使用高速的緩沖設(shè)備和高速的存儲器，并采用各種技術(shù)完成超大量視頻數(shù)據(jù)的采集和處理。

　　TMS320DM642(簡稱DM642)是TI公司推出的專用視頻處理芯片。其基于C64X內(nèi)核，采用VLIW(超長指令字)結(jié)構(gòu)和二級緩存結(jié)構(gòu);最高主頻時鐘達720 MHz，擁有豐富的外設(shè)接口：擁有3個可配置視頻口，可實現(xiàn)與視頻輸入/輸出的無縫連接;擁有64路可配置EDMA，可以靈活地實現(xiàn)數(shù)據(jù)的搬移操作;具有64位外部存儲器接口(EMIFA)，可以連接同步或者異步的存儲器和外設(shè);擁有I2C總線接口，可實現(xiàn)對外部編解碼芯片的配置。

　　DM642擁有3個可配置的視頻口外設(shè)(VP0，VP1，VP2)。每個視頻口具有兩個通道，每個通道都可以實現(xiàn)與通用視頻編碼器和解碼器無縫鏈接，支持CCIR-601、ITU-BT.656、BT.1120等視頻標(biāo)準(zhǔn)。這樣每個DSP可以配置2個視頻用于視頻采集(即同時采集4個通道)，另一個視頻

　　口用于輸出顯示。另外，DM642還擁有一個10/100M以太網(wǎng)接口，可以實現(xiàn)與外部網(wǎng)絡(luò)的連接。因此，采用DM642作為主處理芯片來實現(xiàn)視頻的采集、壓縮與傳輸?shù)裙δ堋？紤]到系統(tǒng)不僅需要采集多路標(biāo)清PAL制式視頻，還需要進行H.264壓縮編碼，很難利用單DSP系統(tǒng)來達到實時性要求，因此采用了雙DSP系統(tǒng)。其中一個DSP負責(zé)采集與拼接，另一個DSP負責(zé)視頻壓縮與傳送。

　　2 系統(tǒng)總體設(shè)計

　　系統(tǒng)采用DM642為系統(tǒng)核心芯片，利用DM642的視頻口互連技術(shù)實現(xiàn)DSP間的通信。在視頻采集端，由DSP1和4個SAA7113構(gòu)成4路視頻采集系統(tǒng)，DSP1的視頻輸出口接DSP2的視頻采集輸入口。DSP2在系統(tǒng)中主要實現(xiàn)H.264壓縮編碼功能，壓縮后的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)接口送至總監(jiān)控室;另外，DSP2的視頻口2外接視頻編碼芯片，完成模擬CVBS及RGB格式視頻數(shù)據(jù)的輸出。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　3.1 視頻解碼模塊設(shè)計

　　視頻解碼模塊也稱為視頻采集模塊，它由數(shù)字視頻解碼芯片SAA7113和視頻源(模擬CVBS信號)組成。輸入的圖像經(jīng)過視頻解碼模塊進行A/D轉(zhuǎn)換后，才能送給視頻處理模塊。該解碼模塊采用Philips公司的SAA7113芯片來進行采集。圖像傳感器輸出的模擬CVBS信號經(jīng)SAA7113視頻芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，輸出的數(shù)字信號經(jīng)過DM642視頻口的內(nèi)部FIFO緩沖后，由DM642的。EDMA通道將數(shù)據(jù)傳送到片外SDRAM中，以便視頻處理程序使用。DM642通過I2C控制器對SAA7113進行配置，使其輸出BT.656格式4：2：2的YUV視頻數(shù)據(jù)流。

　　這里需要說明的是，由于DM642只有一個I2C接口，最多只能尋址兩個I2C從設(shè)備。為了實現(xiàn)DM642對4個視頻解碼芯片的配置，使用一個多路選擇開關(guān)74CBT3257將I2C總線分成I2C0和I2C1。I2C總線切換電路如圖2所示。

　　3.2 雙DSP通信設(shè)計

　　實現(xiàn)雙DM642的通信設(shè)計可以采用兩種方式：雙端口RAM和視頻口互連。雙端口RAM采用共享內(nèi)存的模式，系統(tǒng)時序復(fù)雜，快速雙端口RAM的成本代價高，因此在本系統(tǒng)中采用視頻口互連技術(shù)實現(xiàn)雙DSP的通信設(shè)計。

　　采用視頻口互連技術(shù)的優(yōu)點有：

　?、匐娐吩O(shè)計簡單，實現(xiàn)系統(tǒng)通信只需要13根信號線，包括8根視頻口數(shù)據(jù)線、2根時鐘線及3根可選的控制信號線(行場同步信號)。

　　②DM642的視頻支持BT.656格式視頻輸出，而BT.656格式數(shù)字視頻將同步信號內(nèi)嵌在數(shù)據(jù)流中，因此無需行場同步信號，即無需其他芯片輔助控制。

　?、蹅鬏斔俾矢?，可達80 MB/s。