一种嵌入式智能网络视频监控终端的研究与设计

SAA7111有很多种功能供用户选择，功能的选定可以通过对寄存器的设置来完成。本系统的研究对象是基于256级的灰度图像，输入信号采用PAL体制，结合系统处理速度的具体要求，对芯片作如下配置：采用YUV4:2:2的信号格式，只取Y（亮度）信号，分辨率为256×256像素。选用I2C总线信号对SAA7111工作寄存器初始化，然后SAA7111开始实现反混迭滤波、线性相位锁定、亮色分离、视频A/D变换等功能，同时产生行同步信号HS、场同步信号VS、奇偶场标志信号RTSO、像素时钟信号LLC2、数字视频信号，这些信号从芯片的管脚直接输出，将模拟视频信号解码为标准的YUV格式的数字视频信号[4]。在CPLD的控制下，将其存入FIFO帧存储器中，通过DSP的DMA通道存入SDRAM，以便DSP进行图像处理。

3.3 逻辑控制

本系统在实时图像采集与检测工作中，有大量逻辑转换和读写等逻辑时序运算的问题，如FIFO的HF信号作为启动DMA中断的标志信号，由SAA7111的CREE、HS、VS译码产生控制输入数据缓冲FIFO器件的写时序，以及由DSP的Cex信号译码产生的控制输入数据缓冲FIFO器件的读时序等。为解决以上逻辑转换和时序产生的问题，系统设计采用可编程逻辑控制器件CPLD ，选用EPM7128SQC 100。该器件不仅满足了相应的逻辑时序设计的要求，而且还提供控制信号，通过编程实现系统各模块所需要的选通、缓冲、读/写使能、数据总线和地址总线的切换等。

3.4 DSP外围电路设计与视频检测

为了实现视频检测，采用TI公司的DSP芯片TMS320C6202[5],其内部有8个并行处理单元，两个16bit乘法器和6个算术逻辑单元，32bit外部存储器接口(EMIF:External Memory Interface)，支持与异步外设、异步/同步FIFO、PCI桥以及外部主控处理器等的接口。此外，还有16bit的主机接口HPI、两个多通道缓冲串口McBSP（多通道缓冲串口），它不仅可完成标准串口的全双工串行通信，还支持多种通信协议下的直接接口。DSP不仅完成视频实时检测，还通过12C总线对SAA7111内部的32个寄存器操作，完成初始化参数设置。

为了DSP程序快速、可靠运行，采用FLASH和高速SDRAM方式。其中，FLASH选用AMD公司生产的8MB的AM29LV800B，用于存储程序和初始化数据，通过DSP的EMIF导入C6202进行图像处理操作。SDRAM 选用8MB的HY57V651620B,用于实时图像数据的缓存。C6000系列的数字信号处理器的EMIF提供了对SDRAM的直接支持，接口十分方便。系统加电运行时，DSP自动将程序和初始化数据从FLASH装入到高速SDRAM，装入完毕，程序在高速SDRAM中全速运行。

考虑到图像数据采集与DSP处理时的速度匹配问题，系统在图像采集模块和DSP模块间采用了数据缓冲FIFO器件，经图像采集模块产生的数字图像数据首先缓冲至FIFO中，然后利用FIFO的HF等信号作为启动DSP中DMA中断的标志信号，在此基础上，利用FIFO的HF启动DSP的DMA通道将图像数据传送至DSP扩展的SDRAM中，从而有效地减少了由图像数据输入引发的DSP中断的次数，提高了DSP中断的效率。

由于图像采集模块的SAA7111提供给DSP的数据是TTL电平，其逻辑高电平为5V，而DSP的I/O的逻辑高电平是3.3V，因此在SAA7111输出的图像数据和DSP的I/O之间还需增加LVTH162245电平转换器件，以满足数据电平转换的需要。

本设计中采集的是灰度图像，为了实现入侵扫描功能，要求能够存储两场图像。考虑到检测实时性要求，采用基于帧间差分的变化检测。检测运动目标时，考虑到对目标大小的选择性以及为了克服光照变化引起的虚警报, 在帧间差分基础上，引入图像块概念，将图像分成M个n×n的子块，判断每一子块图像是否发生变化，统计发生变化的子块数目，判断式[6]为：

敏感项，α为抑制系数，N为检测区域内的像素数目。采用这种块比较法，阈值取值范围大大减小，易于确定，而且对运动目标的大小也有一定的选择性。在检测每一子块图像是否发生变化时，引入光照敏感项，避免了因光照变化引起的虚警。这种方法对光线变化有一定的自适应性，扩展了系统的动态适用范围。

3.5 网络接口电路设计

S3C4510B集成了以太网的MAC接口控制器，因此对外界的网络接口只需要添加物理层芯片和RJ-45接口。这一部分电路在S3C4510B应用手册上有详细的电路设计参考。本系统选用的物理层芯片是LXT970A(10/100MB),本监控终端通过RJ-45接口可以方便地接入以太网。

4 软件设计

本终端选用uClinux嵌入式操作系统, uClinux可移植性很强，支持多任务，具有完备的TCP /IP协议栈，同时对其他许多网络协议都提供支持，这对于开发网络方面的应用程序比较方便。本终端软件部分的设计主要包括uC