實(shí)時(shí)圖像監(jiān)控技術(shù)在目標(biāo)跟蹤、機(jī)器人導(dǎo)航、輔助駕駛、智能交通監(jiān)控中都得到越來(lái)越多的應(yīng)用。在電子技術(shù)與通訊技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，圖像監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)水平直接反映了不同階段電子與通訊的技術(shù)狀況。 在數(shù)字圖像監(jiān)控系統(tǒng)中，嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)主要由嵌入式處理器、以太網(wǎng)接口控制器等相關(guān)支撐硬件及嵌入式操作系統(tǒng)組成。 1設(shè)計(jì)方案 本系統(tǒng)選用TI公司的TMS320VC5471為處理器，該芯片是一種雙內(nèi)核器件，內(nèi)部集成了一個(gè)帶程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（均為RAM）的TMS320C54xTMDSP子系統(tǒng)和一個(gè)帶仿真工具的ARM7TMRISC微控制器核。在雙CPU系統(tǒng)中，ARM7TDMI作為主CPU負(fù)責(zé)圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、圖像數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸、存儲(chǔ)容量的擴(kuò)展等系統(tǒng)的功能；DSP作為從CPU，他是圖像采集和數(shù)據(jù)處理的核心，完成圖像采集及處理系統(tǒng)的功能。 系統(tǒng)中選用共亭雙口RAM 存儲(chǔ)器方式來(lái)實(shí)現(xiàn)DSP與ARM7TDMI之間的通信，圖像監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。 2 硬件系統(tǒng) 2．1 主機(jī)控制單元 ARM子系統(tǒng)與DSP子系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸非常頻繁，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蛯?shí)時(shí)性直接決定系統(tǒng)的性能。所以，本系統(tǒng)選用共享雙口RAM存儲(chǔ)器方式來(lái)實(shí)現(xiàn)DSP與ARM7TDMI之間的通信，如采用IDT司生產(chǎn)的雙口RAMIDT70V24，其容量為4 k×16位。 在工作時(shí)，本設(shè)計(jì)采用中斷的通信方式，任何一方都是先將準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)放入API存儲(chǔ)器中，然后發(fā)出中斷信號(hào)，通知對(duì)方可以取數(shù)，對(duì)方接到中斷之后，進(jìn)入中斷服務(wù)程序從API存儲(chǔ)器中取走數(shù)據(jù)。 2．2模擬圖像采集及處理單元 圖像信號(hào)通過(guò)CCD攝像頭采集并輸出模擬圖像信號(hào)，模擬圖像A／D轉(zhuǎn)換采用Philips公司的SAA7111A來(lái)實(shí)現(xiàn)。該芯片可實(shí)現(xiàn)多路選通、鎖相與時(shí)序、時(shí)鐘產(chǎn)生與測(cè)試、ADC、亮色分離等功能，其輸出可以具有如下格式：YUV 4∶1∶1（12 b），YUV 4∶2∶2（16 b），YUV 4∶2∶2（CCIR-656）（8 b）等，靈活輸出不同的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)格式。由于DSP處理芯片和SAA7111A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(shù)據(jù)緩存的功能。 2．3存儲(chǔ)容量擴(kuò)展單元 系統(tǒng)中有大量的數(shù)據(jù)要記錄下來(lái)，需要大量?jī)?nèi)存來(lái)保存測(cè)量的數(shù)據(jù)，在主CPU上連接SRAM，F(xiàn)LASH，CF卡。CF卡具有存儲(chǔ)容量大、讀寫速度快、靈活性強(qiáng)的特點(diǎn)，是一種理想的存儲(chǔ)載體，本系統(tǒng)選用KINGMAX公司生產(chǎn)的compactFLAsH Card，該卡的存儲(chǔ)容量是1 G，利用芯片ARM核內(nèi)置集成電路I2C接口，把compactFLASH卡連接到微控制器的I2C接口。在存儲(chǔ)器映像模式中，一條8 b數(shù)據(jù)總線控制著CompactFLASH卡，軟件能把數(shù)據(jù)直接寫到CompactFLASH卡。CF卡的結(jié)構(gòu)如圖2所示。 2．4鍵盤、LCD顯示單元 本系統(tǒng)采用TI公司的TMS320VC5471為處理器，其ARM側(cè)提供了鍵盤專用接口KBGPIO。KBGPIO[15∶8]在芯片內(nèi)部已通過(guò)上拉電阻接+3．3 V高電平，并且被配置成輸入口，可用來(lái)作為矩陣鍵盤的行輸入，KBGPIO[7∶0]被配置為輸入口，可以用來(lái)作為矩陣鍵盤的列輸入，該鍵盤電路輸入尢需再通過(guò)上拉電阻接至高電平，只將行和列線引出接到鍵的兩端即可。鍵盤總共可以有24個(gè)實(shí)際的硬鍵，每個(gè)按鍵的功能可由用戶隨意定義功能。本系統(tǒng)采用；LCD作為顯示沒(méi)備，町以用于調(diào)試階段或其他功能。LCD選用GDM12864A液晶顯示屏，他是帶顯示存儲(chǔ)器的圖形液晶顯示列驅(qū)動(dòng)控制器。 2．5 以太網(wǎng)控制單元 TMS320VC5471的網(wǎng)絡(luò)模塊（EIM）可以實(shí)現(xiàn)IEEE802．3協(xié)議及全雙工/半雙工模式的10/100 Mb/s的MAC層的功能。本系統(tǒng)的PHY接口采用Realtck公司生產(chǎn)的RTL8201BL芯片構(gòu)成，RTL8201BL使用MII接口與TMS320VC5471的MAC控制器直接相連，RTL8201的發(fā)送輸出引腳TPTX±和接收輸入TPRX±通過(guò)網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器與RJ45雙絞線接口連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通道的安全隔離。網(wǎng)絡(luò)模塊（EIM）框圖如圖3所示。 2．6 實(shí)時(shí)圖像監(jiān)控單元 將本系統(tǒng)連接到Internet網(wǎng)絡(luò)上，可以通過(guò)Internet進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像監(jiān)控，不必親臨現(xiàn)場(chǎng)。μC/OS-Ⅱ是一款實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)，該操作系統(tǒng)是一個(gè)公開源代碼占先式多任務(wù)微內(nèi)核的RTOS。本設(shè)計(jì)選用μC/OS-Ⅱ，將其移植到TMS320VC5471內(nèi)嵌的ARM7核上。網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議通過(guò)TCP/IP協(xié)議棧選用LwIP協(xié)議棧，把LwIP協(xié)議棧移入來(lái)實(shí)現(xiàn)。嵌入式網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。 3軟件設(shè)計(jì) 采用ARM匯編語(yǔ)言將各系統(tǒng)做成子程序功能塊，這樣不但使程序緊湊、便于閱讀，而且可以增強(qiáng)程序移植性調(diào)試、更改各功能模塊也更方便，程序框圖如圖5所示。 4結(jié)語(yǔ) 本設(shè)計(jì)提出的基于嵌入式技術(shù)實(shí)時(shí)圖像監(jiān)控的嵌入式系統(tǒng)的研究方法，允分利用了TMS320VC5471的高性能和嵌入式操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)穩(wěn)定的特點(diǎn)，采用TCP/IP協(xié)議建立與Internet的連接，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)圖像監(jiān)控的遠(yuǎn)程控制。 這種雙CPU處理器與嵌入式操作系統(tǒng)相結(jié)合的模式，可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、產(chǎn)品制造、智能交通等的視頻檢測(cè)領(lǐng)域，具有廣泛的應(yīng)用前景。