基于StrongARM视频采集与处理系统

1、基于strongarm视频采集与处理系统数字系统与传统模拟监控相比，优点在于数字化的视频系统可以充分利用计算机的迅速处理能力，对其举行压缩、分析、存储和显示。数字视频监控系统更适合远距离传输。数字信息抗干扰能力强，不易受传输线路信号衰减的影响，而且能够举行加密传输，因而可以在数千公里之外现场实时监控。数字化视频处理提高了图像的质量与监控效率，系统易于管理和维护。囫囵系统是模块化结构，体积小，易于安装、用法和维护。正是因为数字视频监控具有传统模拟监控无法比拟的优点，而且符合当前信息社会中数字化、网络化和智能化的进展趋势，所以数字视频监控正在逐步取代模拟监控，广泛应用于各行各业。目前市场上已经投入

2、用法的视频采集设备多以计算机插卡的形式存在。而本系统的前端视频采集设备用法intel 公司的处理器芯片strong作为主体芯片，从而可以使其作为自立的单元存在，并且具有体积小、处理能力强且功耗低的特点。该系统为数字化视频监控提供了解决计划。本文容易介绍intel 的 strongarm sa-1110微处理芯片，具体介绍视频数据采集与处理端的硬件结构，公司运用该系统可实现网络实时监控系统设计计划。1 intel strongarm sa-1110微处理器1.1 sa-1110微处理器简介intel 公司的sa-1110是一款通用risc微处理器。它将16kb的命令cache、8kb的数据cac

3、he、一个小型cache、一个写缓存、一个读缓存、一个内存管理单元(mmu)集成在一块芯片中。它与arm v4结构的处理器在软件上兼容，也可以用法一些支持arm的芯片，如i/o、内存以及视频设备。sa-1110芯片在pda等手持计算机设备上有着广大的应用，对于嵌入式操作系统和便携式系统，sa-1110是很好的挑选。设计者可以在以sa-1110为平台的嵌入式操作系统上开发各种应用程序。1.2 sa-1110微处理器系统sa-1110配置了功能强大的外围规律，可以分为几个模块，1所示。(1)内存和pcmcia控制模块(mpcm)支持rom、同步掩膜rom(smrom)、flash、dram、sdr

4、am、sram、sram-like可变延迟i/o以及pcmcia控制信号。(2)系统控制模块(scm)28个通用i/o端口、实时时钟、watchdog及内部时钟、控制器，中断控制器、重启控制器、两个晶振(3.686mhz和32.768khz)。(3)外围控制模块(pcm)6通道dma控制器、控制器、16550 uart、串行端口(115kbps、4mbps)、同步串行接口(ucb1100、ucb1200、spi，ti，wire)、通用串行()设备控制器。1.3 sa-1110微处理器i/o管脚sa-1110微处理器i/o管脚2所示。2 基于sa-1110的视频数据采集与压缩系统2.1 系统组成

5、本系统由一片a/d芯片(采纳philip公司的saa7113)、一片mjpeg压缩芯片(采纳zoran公司的zr36060)、一片高速fifo(采纳公司的idt72v271la)、一片规律控制芯片(xilins公司)及基于strongarm sa-1110上的嵌入式操作系统(采纳intel公司的assabet)组成。a/d芯片、mjpeg压缩芯片以及fifo要完成4路摄像头的输入转换、mjpeg压缩及数据缓存。控制中断哀求及某些片选信号。a/d芯片和mjpeg压缩芯片的工作均由基于sa-1110的嵌入式操作系统完成。本系统数据采集及处理框图3所示。2.2 系统工作流程模拟输入部分：摄像机将采集

6、到的模拟数据发送到a/d转换芯片举行视频解码，需要提供a/d转换芯片所需要的时钟频率24.576mhz，a/d转换芯片将用此频率来同步mjpeg压缩芯片。模拟电路部分还包括对摄像机焦距和云台转向的控制电路。视频压缩部分：mjpeg压缩芯片将a/d转换芯片输入的yuv格式的数据举行mjpeg格式的压缩。mjpeg由jpeg图像衔接组成，相比jpeg图像每幅都有自己的量化表和huffman码表。mjpeg可以仅用法一张量化表和huffman码表对延续几十帧甚至上百帧图像举行压缩，仅当数据发生走失时才需要重新载入量化表和huffman码表。这一优点大大降低了系统视频解码时所需要的开销。而且，mjpe

7、g可以分帧存储，这给数据的管理和回放来了便利。规律译码电路：规律译码电路需要完成中断哀求的译码以及片选信号的译码，并提供降频的时钟信号等。系统数据处理：当嵌入式操作系统启动时，首先对子系统供电，将视频采集系统的驱动程序载入设备管理器 device manager ，然后由应用程序调用mdd层的初始化函数完成如下工作：(1)通过i2c总线读写a/d转换芯片寄存器举行初始化；(2)通过地址及数据总线对mjpeg压缩芯片举行初始化处理，装入压缩需要的量化表及huffman码表；(3)初始化规律译码电路。初始化完成后，系统采集数据及通道切换都要通过中断哀求来完成。对于嵌入式操作系统来讲，此工作方式是合

8、适的。由于基于sa-1110的嵌入式操作系统速度远远高于a/d转换芯片和mjpeg压缩芯片的工作速度，中断哀求及中断服务不会给系统带来很大的负荷。系统采纳a/d转换芯片和mjpeg压缩专用芯片举行视频数据处理，也就是说对4台摄像机来讲，只能分时地占用这些资源，这就要靠嵌入式操作系统来完成对通道挑选的控制及缓存数据的读取。对a/d转换芯片来说，每完成一帧图像的转换，将输入切换到另一个摄像头上，开头接受下一个摄像头的模拟数据(这一功能由sa-1110对i2c类型的a/d芯片举行控制而实现)。因此它绵绵不断地传出轮番时分的4个摄像头的视频信息。mjpeg压缩芯片则仅仅负责将收到的原始数据举行压缩，并

9、将结果写入缓存fifo。当子系统正常工作后，囫囵系统是中断驱动的。有如下两种中断：(1)mjpeg芯片对一幅压缩完成这意味着一路摄像机输入的图像已经完成。此时，系统会举行通道挑选，将a/d芯片的输入切换到另一台摄像机上。这样，下一帧图像就是另一路摄像机输入的，从而完成了摄像机对a/d转换芯片的时分复用。这一操作通过i2c总线完成，通过对a/d芯片内部寄存器的修改，切换a/d模拟输入的通道。(2)fifo半满指示这意味着缓存正等待操作系统将数据移走，以便新的数据存储。系统将通过数据总线将fifo中的数据读入指定缓存。至此，视频数据采集过程已经完成。接下来是对数据的处理，包括辨别数据源(摄像头)、

10、udp打包处理举行网络发送。这一过程也由嵌入式操作系统完成。远端的服务器可以通过调用函数对摄像头举行调焦、转向等控制。这一功能通过信令通道与嵌入式操作系统之间通信来完成。远端的监控服务器将通过lan或wan收到的hdp数据举行处理、解码、显示、管理等。(3)本系统在网络监控中的应用基于小型嵌入式操作系统的视频采集传输系统十分适合网络监控的应用。假如数字视频监控系统提供远程拜访能力，这意味着世界上任何有通信线路的地方，用户都能够用法pc机，通过网络衔接到他们的数字视频服务器，从而挑选观察到所需的视频图像。衔接的网络既可是局域网也可是广域网，还可以是一个通过电话线的拨号网络。这样的监控系统框图4所示。本文介绍的基于strongarm的视频采集和处理系统，采纳mjpeg举行图像压缩编码，并用法基于sa-