基于DSP的視頻檢測和遠程控制系統設計

摘要：提出一種視頻測和遠程控制的嵌入式設計方法，解決了采用具有高性能的數據處理功能的DSP作為視頻檢測處理器的設計總是；同時(shí)，提出在嵌入式操作系統中通信平臺的設計方法，實(shí)現了在嵌入式操作系統中PCI總線(xiàn)的設備驅動(dòng)以及通過(guò)PPP協(xié)議與Internet建立連接。

引言

隨著(zhù)計算機視覺(jué)技術(shù)以及圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機視覺(jué)和視頻檢測技術(shù)已經(jīng)廣泛應用于工業(yè)控制、智能交通、設備制造等很多領(lǐng)域。傳統的視頻檢測往往采用工控機作為其視頻處理器來(lái)實(shí)現其功能。這種方法往往由于工控機處理速度的問(wèn)題，無(wú)法實(shí)現對各個(gè)不同方向同時(shí)進(jìn)行視頻檢測，而且由于視頻檢測處理過(guò)程需要占用大量的處理時(shí)間，因而無(wú)法實(shí)現實(shí)時(shí)的遠程控制功能。

目前在遠程控制和通信方面，基于DOS和Windows操作系統的通信平臺得到普遍的引用，但是DOS操作系統作為單任務(wù)操作系統，無(wú)法實(shí)現多任務(wù)功能和實(shí)時(shí)處理的要求；而Windows操作系統作為視窗操作系統，其系統的穩定性和實(shí)時(shí)性也無(wú)法與實(shí)時(shí)多任務(wù)嵌入式操作相比擬。

本文提出一種以DSP作為視頻檢測處理芯片，以L(fǎng)inux為操作系統的嵌入式系統設計方法。

1 系統結構

本系統的開(kāi)發(fā)主要包括視頻檢測卡和x86通信平臺的設計2個(gè)部分。視頻檢測卡主要包括模擬圖像采集、轉換、DSP視頻檢測3個(gè)部分，每塊交換參數檢測卡擴充PCI總線(xiàn)接口，插在通信開(kāi)發(fā)平臺的PCI總線(xiàn)插口上，通過(guò)PCI總線(xiàn)同通信平臺交換數據。通信平臺處理多塊交通參數檢測卡的通信問(wèn)題，將視頻檢測卡通過(guò)PCI總線(xiàn)傳送過(guò)來(lái)的視頻檢測數據實(shí)時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳送給控制中心。系統的功能方框圖如圖1所示。

根據系統設計要求，視頻檢測卡功能主要分為：模擬圖像采集、模擬圖像A/D轉換、數據緩存以及DSP視頻檢測5個(gè)部分。視頻檢測卡流程如圖2所示。

本系統采用Philips公司的SAA7111A來(lái)實(shí)現模擬圖像A/D轉換。該芯片可實(shí)現多路選通、鎖相與時(shí)序、時(shí)鐘產(chǎn)生與測試、ADC、亮色分離等功能。其輸出可以具有如下格式：YUV 4：1：1（12bit）、YUV 4：2：2（16bit）、YUV 4：2：2(CCIR-656)（8bit）等。由于DSP處理芯片和SA7111A的時(shí)序不同，可以通過(guò)CPLD進(jìn)行邏輯控制FIFO來(lái)完成數據緩存的功能。

DSP是實(shí)時(shí)信號處理的核心。本系統采用TI公司DSP芯片——TMS320C6211。該芯片屬C6000的定點(diǎn)系列，C6211在這個(gè)系列中是性?xún)r(jià)比最高的一種。C6211處理器由3個(gè)主要部分組成：CPU內核、存儲器和外設。集成外設包括EDMA控制器、外存儲器接口（EMIF）、主機口（HPI）、多通道緩沖接口（McBSP）、定時(shí)器、中斷選擇子、JTAG接口、PowerDown邏輯以及PLL時(shí)鐘發(fā)生器。通過(guò)EMIF接口擴充SDRAM，而PCI總線(xiàn)控制芯片的擴展通過(guò)HPI接口。

PCI總線(xiàn)的接口芯片PCI9050，主要包括PCI總線(xiàn)信號接口和本地總線(xiàn)（LOCAL BUS）信號。在硬件設計時(shí)，只需將本地總線(xiàn)信號的接口通過(guò)電平轉換連接到DSP的HPI接口，同時(shí)擴展PCI接口就可以完成其硬件電路設計。

2 通信開(kāi)發(fā)平臺的嵌入式系統設計

通信開(kāi)發(fā)平臺以x86為核心器件，擴充PCI總線(xiàn)，通過(guò)Modem撥號，實(shí)現x86與Internet的連接。

2.1 PCI總線(xiàn)設備驅動(dòng)

PCI設備有3種物理空間：配置空間、存儲器空間和I/O空間。配置空間是長(cháng)度為256字節的一段連接空間，空間的定義如圖3所示。在配置空間中只讀空間有設備標識、供應商代碼、修改版本、分類(lèi)代碼以及頭標類(lèi)型。其中供應商代碼用來(lái)標識設備供應商的代碼；設備標識用來(lái)標識某一特殊的設備；修改版本標識設備的版本號；分類(lèi)代碼用來(lái)標識設備的種類(lèi)；頭標類(lèi)型用來(lái)標識頭類(lèi)型以及是否為多功能設備。除供應商代碼之外，其它字段的值由供應商分配。

命令字段寄存器用來(lái)提供設備響應的控制命令字；狀態(tài)字段用來(lái)記錄PCI總線(xiàn)相關(guān)事件（詳細的命令控制和狀態(tài)讀取方法見(jiàn)參考文獻4）。

基地址寄存器最重要的功能是分配PCI設備的系統地址空間。在基地址寄存器中，bit0用來(lái)標識是存儲器空間還是I/O地址空間�；�地址寄存器映射到存儲器空間時(shí)bit0為“0”，映射到I/O地址空間時(shí)bit0為“1”�；�地址空間中其它一些內容用來(lái)表示PCI設備地址空間映射到系統空間的起始物理地址。地址空間大小通過(guò)向基地址寄存器寫(xiě)全“1”，然后讀取其基地址的值來(lái)得到。

PCI設備的驅動(dòng)過(guò)程主要包括下面幾個(gè)步驟。

首先，PCI設備的查找。在嵌入式操作系統中一般提供相應的API函數，在Linux操作系統中通過(guò)函數pcibios_find_device(PCI_VENDOR_ID,PCI_DEVICE,index,

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