監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

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1、監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn).freelpec-4數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)將采集到的多路音、視頻數(shù)據(jù)以mpeg-4標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行壓縮編碼,將編碼后的數(shù)據(jù)碼流通過(guò)pci總線傳送至計(jì)算機(jī),并進(jìn)行存儲(chǔ)、回放和檢索等處理。詳細(xì)介紹了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程,同時(shí)介紹了板卡與主機(jī)之間實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C(jī)制。本系統(tǒng)可在單機(jī)上實(shí)現(xiàn)16-32路的音、視頻監(jiān)控,具有很高的性價(jià)比。關(guān)鍵詞:數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)mpec-4高速數(shù)據(jù)傳輸視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了模擬監(jiān)控和數(shù)字監(jiān)控兩個(gè)階段。與模擬監(jiān)控系統(tǒng)相比,數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以利用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析和檢

2、索等處理,而且還具有抗干擾能力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)、圖像質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)也可以和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制,易于維護(hù)和。因此,數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)正逐步取代模擬監(jiān)控系統(tǒng),具有良好的應(yīng)用前景。目前國(guó)內(nèi)的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)中單機(jī)的監(jiān)控能力一般不超過(guò)16路,每路的圖像壓縮碼率的調(diào)節(jié)范圍較小,而且圖像格式主要以cif為主5~6。本文介紹的系統(tǒng)在單機(jī)上最多可以達(dá)到32路的監(jiān)控能力,而且可以保證音、視頻的嚴(yán)格同步。同時(shí),.freelpeg-4監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)采用基于pci總線板卡的架構(gòu),一塊板卡可以監(jiān)控4路音、視頻數(shù)據(jù)。系

3、統(tǒng)視頻輸入支持ntsc和pal制式,采用mpeg-4標(biāo)準(zhǔn)對(duì)輸入的多路音、視頻進(jìn)行壓縮編碼、解碼,并提供運(yùn)動(dòng)檢測(cè)等附加功能。在工控機(jī)上,利用軟件可以很方便地對(duì)采集到的音、視頻進(jìn)行存儲(chǔ)、檢索和回放。系統(tǒng)利用高速pci總線與微機(jī)進(jìn)行通信,實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)和控制碼流的傳輸。整個(gè)硬件系統(tǒng)由攝像和云臺(tái)模塊、電源模塊、視頻采集模塊、視頻預(yù)處理模塊、epld控制模塊、音頻編碼模塊、mpeg-4多媒體壓縮編碼模塊和pci總線控制模塊組成,其連接框圖如圖1所示。多路視頻采集模塊對(duì)輸入的視頻信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換。該模塊支持復(fù)合視頻輸入,經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換

4、后的輸出信號(hào)是符合itu-656標(biāo)準(zhǔn)的4:2:2的數(shù)字視頻信號(hào)。同時(shí),該模塊能夠自動(dòng)識(shí)別輸入信號(hào)的制式。其支持的復(fù)合視頻制式有ntsc、pal和secam三種。視頻預(yù)處理模塊通過(guò)對(duì)模塊中芯片的內(nèi)部寄存器進(jìn)行設(shè)置來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻輸出的亮度、對(duì)比度和色度的調(diào)整,以及對(duì)視頻圖像尺寸、子圖的大小、位置等的控制。epld控制模塊主要根據(jù)控制流將視頻預(yù)處理模塊輸出的itu-656數(shù)字視頻進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換,并輸出到mpeg-4壓縮編碼模塊中。同時(shí),它也提供行、場(chǎng)等同步信號(hào)。epld控制模塊還根據(jù)后向控制流為音頻編碼模塊提供多路幀同步信號(hào)。

5、音頻編碼模塊對(duì)輸入的音頻進(jìn)行μ律pcm編碼。mpeg-4多媒體壓縮編碼模塊完成音、視頻信號(hào)的mpeg-4壓縮編碼,并輸出到pci總線控制模塊,同時(shí)提供運(yùn)動(dòng)檢測(cè)等附加信息。pci總線控制模塊主要負(fù)責(zé)板卡與主機(jī)間的mpeg-4碼流和控制流的高速傳輸。2mpeg-4壓縮編碼模塊mpeg-4壓縮編碼模塊采用的是intime公司的ime6400芯片。ime6400是一塊多通道實(shí)時(shí)數(shù)字音視頻mpeg-4/2/1壓縮芯片。它不僅可以支持原始的音、視頻,而且還支持pcm編碼的音頻信號(hào)等。ime6400具有多種輸出數(shù)據(jù)格式,這使得它在

6、圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、傳輸?shù)确矫婢哂袕V泛的應(yīng)用。ime6400是按照內(nèi)部的fire中,也可以從外部主機(jī)通過(guò)ime6400的hostinterface(主機(jī)接口)到芯片中去1。本系統(tǒng)中采用外掛rom的方法,這樣用戶可以選擇firee6400的原理框圖1如圖2所示。在本系統(tǒng)中,音頻編碼模塊和epld控制模塊的輸出與ime6400的音、視頻輸入模塊相連接,然后由ime6400完成音、視頻信號(hào)的mpeg-4壓縮編碼。ime6400利用主機(jī)接口和pci總線控制模塊之間的相連,構(gòu)成數(shù)據(jù)和控制通道。同時(shí),外掛sdram用來(lái)存儲(chǔ)已編碼的碼流

7、,而內(nèi)部1kbyte的fifo用來(lái)實(shí)現(xiàn)編碼碼流的快速傳輸。外部主機(jī)可以按照規(guī)定的流程對(duì)一些恰當(dāng)?shù)闹鳈C(jī)接口控制寄存器進(jìn)行讀或?qū)懖僮?還可以完成直接寄存器讀寫、ime6400系統(tǒng)內(nèi)存的訪問(wèn)、fifo緩沖區(qū)的訪問(wèn)和firme6400還可以根據(jù)主機(jī)自定義的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)要求實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)檢測(cè),并將檢測(cè)到的以包的形式傳送給主機(jī)。3pcl總線控制模塊pci總線控制模塊采用的是philips公司的saa7146apci橋芯片。它具有三個(gè)視頻dma通道和四個(gè)音頻dma通道,同時(shí)集成了一些單元模塊,如mmu、bps和hps等。它還包含了眾多接口,

8、可以和眾多的音、視頻處理芯片實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接,為多媒體數(shù)據(jù)的傳輸和處理提供比較廣泛的應(yīng)用。saa7146a的原理框圖2如圖3所示。數(shù)據(jù)擴(kuò)展總線接口(debl)為外圍設(shè)備提供了8/16位的數(shù)據(jù)傳輸和控制功能,支持立即傳輸和塊傳輸兩種方式。在系統(tǒng)中,saa7l46a的debi跟mpeg-4壓縮編碼模塊相連接,實(shí)現(xiàn)mpeg-4壓縮碼流的接收。同時(shí),通過(guò)p