基于DM642的智能视频监控系统的DSP实现

Academic Research学术研究

０ 引言随着网络技术和多媒体技术的广泛应用，数字网络视频得到了飞速发展。在网络视频会议和网络监控领域中，将传统的模拟视频信号转换成数字视频信号并且借助于现有的网络进行ＩＰ传输已成为当今的一大热点。在技术实现方式上，通常采用网络摄像机来实现。（１）　网络摄像机的设计方案。网络摄像机的解决方案有多种选择，但市场上主流产品一般选择两种方案：一是采用ＣＰＵ＋ＡＳＩＣ，二是采用双ＣＰＵ结构，即一个嵌入式ＣＰＵ和一个专用信号处理芯片ＤＳＰ，使用的视频处理算法基本上是Ｈ．２６４的标准。本文选择的是方案二，介绍了一种基于ＴＭＳ３２０ＤＭ６４２　ＤＳＰ的网络摄像机设计方案。硬件原理如图１所示。基于ＴＭＳ３２０ＤＭ６４２　ＤＳＰ的网络摄像机硬件设计大体分为６个部分，分别为视频采集电路、音频输入／收稿日期：２００９－０６－２４作者简介：谢红辉，女，讲师，研究方向：无线通信及网络技术。谢红辉（东北电力大学信息工程学院通信工程系，吉林　吉林　１３２０１２）【摘 要】现代社会急速向信息社会发展，而多媒体技术是信息化中主要的技术环节之一，它已渗透到各学科领域和国民经济的各个方面。网路摄像机作为多媒体的主要内容，得到广泛的研究和应用，同时也推动了Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网络，无线移动网络相关的通信技术的发展。数字信号处理器（ＤＳＰ芯片），作为快速和实时处理的最重要的载体之一，也得到了广泛的应用。ＩＳＯ／ＩＥＣ和ＩＴＵ推出的音视频编码方面的一系列标准，如Ｈ．２６１、Ｈ．２６３、Ｈ．２６４等，为视频通信提供了前提。论文将网络摄像机硬件系统及其实现技术作为课题的研究内容，介绍了基于ＴＭＳ３２０ＤＭ６４２ＳＤＳＰ网络摄像机的硬件实现方案。本硬件系统可广泛应用于数字监控系统、视频会议、可视电话等领域。【关键词】网络摄像机；Ｈ．２６４；ＴＭＳ３２０ＤＭ６４２；电路设计【中图分类号】ＴＰ３９１．４１ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】１００９－８０５４（２００９）　０７－０１１６－０６Design and Implementation of TMS320DM642-based Network CameraXIE Hong-hui(Communication Engineering Dept., Information Engineering College,Northeast Dianli University, Jilin Jinlin 132012, China)【Abstract】Multimedia is the principal technology in informatization, Network camera, as the main content of themulti-media technology, is deeply studied and widely applied, and thus promotes the development of the Internet andwireless mobile communication technologies. DSP, as the carrier of high-speed and real-time processing, also achieveswide-spread application. A series of audio-video coding standards put out by ISO/IEC and ITU, such as H.261, H.263and H.264, have provided guarantees for video communication. This paper describes the studies on the network-camera hardware system and its implementation scheme of TMS320DM642SDSP-based network camera. This hard-ware system may be widely applicable to digital monitoring system, video conference, videophone and other domains.【Keywords】network camera; H.264; TMS320DM642; circuit design基于TMS320DM642网络摄像机的设计及实现１１６信息安全与通信保密・２００９．７学术研究Academic Research

基于TMS320DM642芯片的MPEG4SVP视频编码的实现

摘要:本文在TI公司的TMS320DM642芯片上实现了MPEG4SVP算法,并针对DSP硬件系统对算法进行了优化,实现了系统的实时性,可应用于实时视频监控以及远程视频图像传输等多方面。

关键词:视频编码 MPEG4SVP DSP

1 引言

MPEG4标准为ISO于1994年开始制定,最初是为了满足视频会议等的需要,后来经过不断的发展成为一个可以适应于各种多媒体应用,提供各种编码比特率的标准。与传统的基于像素的视频编码标准不同,MPEG4采用基于对象的视频编码方法,它不仅可以实现对视频图像的高效压缩,还可以提供基于内容的交互功能。为了支持对多媒体内容的访问和操作,MPEG4标准引入了A/VO的概念,即音/视频对象。在引入了A/VO对象概念的基础上,MPEG4能够对A/VO对象进行各种操作,增强了对象和用户之间的交互性。MPEG4采用了基于对象的视频编码算法,把视频分割成各种不同的对象实体,分别进行处理,针对不同的对象进行比特流控制,并能实现多种基于对象的交互功能,有广泛的应用前景[1]。其中MPEG4SVP是目前MPEG4各种档中应用最为广泛的一种。

我们在TMS320DM642芯片上实现了MPEG4SVP的实时压缩回放,可用于视频监控以及网络视频传输等多方面应用。 2 TMS320DM642芯片特性介绍

TMS320DM642是TI公司最新推出的一款针对多媒体处理领域的DSP芯片,芯片内核采用先进的超长指令字(VLIW)结构,每个时钟周期最高可提供8条32位指令,具有高度的并行性和快速的运行能力。芯片的时钟频率为600MHz,其最大处理能力可达到4800×106条指令/s。由于具有6个并行的算术逻辑单元与两个并行的硬件乘法器,并利用先进的超长指令字结构,DM642芯片可以完成MPEG4中的DCT变换,运动估计与运动补偿等复杂运算。为了提高处理器的存取速度,DM642芯片还提供了一些特别适用于视频处理的指令。同时TMS320DM642芯片在C64系列的基础上增加了很多外围设备和接口,如三个可以配置的视频端口,一个音频接口,一个以太网接口以及PCI接口等。

DM642 开发与应用

O 引言 视频实时处理，由于视频处理中数据量大，要求速度快因此采用

TM320DM642。视频处理机应用于视频采集、视频处理、视频输出的视频实时

处理。视频处理机的解决方案有多种选择，但是市场主流产品一般选择两种方

案：1)采用 CPU+ASIC。2)采用双 CPU 结构，即一个嵌入式 CPU 和一个专用

信号处理芯片 DSP。受专用 DSP 芯片处理能力的限制，现有的嵌入式中使视频

处理机的视频处理算法基本是 H．263 以下的标准。l 硬件设计 本文介绍一种

基于 TMS320DM642 DSP 的视频采集设计方案。其操作系统、通信协议、网络

协议、音视频处理软件均在一颗 TMS320DM642 上实现，降低了开发的难度。

TMS320DM642 芯片简介： TI 公司的 TMS320DM642(以下简称 DM642)是一

款专门面向多媒体应用的专用 DSP。该 DSP 时钟高达 600MHz，8 个并行运算

单元，处理能力达 4800MIPS；采用二级缓存结构；具有 64 位外接存储器接口；

兼容 IEEE―1149．1(JTAG)边界扫描；为了面向多媒体应用，还集成了 3 个可

配置的视频端口、面向音频应用的 McASP(Multi Channel AudioSerial Pott)、

10／100Mb／s 的以太网 MAC 等外设。鉴于 DM642 的上述优点，本网系视频

处理机统以 DM642 为核心，完成音视频信号的实时采集、压缩及传输功能。

系统电路组成如图 1 所示。从视频处理机的视频信号和从麦克风输入的音

频信号经采集、A／D 转换为数字信号后送入 DSP。DSP 在信源处对音视频信

号进行压缩编码和合流，然后通过局域网或因特网将数据传输给视频监控中心。

监控中心可同时监视多个现场，接收或发送报警信号，并根据需要通过异步串

行总线 RS-485 实时控制，调整摄像头的方向和位置。1．1 视频采集电路 本

基于DM642的视频监控系统的实现

刘嵩

【摘 要】DM642是TI公司推出的一款高性价比、面向多媒体应用的定点DSP,数据处理能力极强,适合做大运算量的图像处理算法,具有丰富的片内外设,电路硬件设计简洁方便.给出了基于DM042的视频监控系统的总体框图,系统设计以DM642为核心,包括视频采集模块、存储模块、网络传输模块、电源模块和时钟模块等.分析了各个模块的功能、相互关系以及视频采集模块和网络传输模块的硬件实现.介绍了TMS320DSP算法的参考框架RF5,分析了视频信号的数据流程以及基于RF5结构设计的数据输入、处理和传输三个任务线程,在单板上实现了视频信号采集、处理及网络传输的功能.试验结果表明该系统灵活性高、运行稳定,有一定的实际应用价值.

【期刊名称】《湖北民族学院学报（自然科学版）》

【年(卷),期】2010(028)004

【总页数】3页(P443-445)

【关键词】视频监控;DSP;框架结构;同步通讯机制

【作 者】刘嵩

【作者单位】湖北民族学院信息工程学院,湖北,恩施445000

【正文语种】中 文

【中图分类】TP211

视频监控是安防系统的重要组成部分，正朝着智能化、数字化、网络化的方向快速发展，广泛应用于高速公路、住宅小区等多种场合[1].目前的视频监控系统的实现方案主要有：①ARM+专用视频编解码芯片.该方案系统性能稳定、处理速度较快，很容易实现实时处理，但灵活性不够，不便于升级；②FPGA+IP软核.该方案设计周期短，容易改进升级，但视频处理算法占用资源较大，复杂度、体积和功耗都大大增加；③采用面向多媒体处理的专用DSP.该方案运行速度较快，而且可以移植多种图像处理算法，所以能够不断对产品性能改进升级[2].本文给出了一种基于DSP芯片DM642的视频监控系统的实现.

1 系统的总体结构

DM642是TI公司推出的一款高性价比、采用velociTI体系结构的定点DSP.它具有极强的单核处理能力以及高度的灵活性和可编程性；在600 MHz的时钟频率下，数字处理能力可达4 800 MIPS；还具有两级高速缓存L1 Cache和L2 cache、64位的DMA控制器，负责片内L2 cache与其它外设之间的数据传输；三个视频专用接口(video Port)与2个音频串口复用，集成有10/100 M以太网MAC[3，4].