嵌入式视频监控系统硬件设计.pdf

第28卷第5期武汉理工大学学报·信息与管理工程版Vol.28No.5
2006年5月JOURNALOFWUT(INFORMATION&MANAGEMENTENGINEERING)May.2006

文章编号:1007-144X(2006)05-0001-04

嵌入式视频监控系统硬件设计
郑威,刘泉
(武汉理工大学信息工程学院,湖北武汉430070)

摘要:提出了一种新的嵌入式视频监控解决方案,其通过硬件实现对模拟视频信号的视频解码、图像处理,
完成后直接在LCD显示屏或CRT显示器上显示。XScale嵌入式处理器负责网络通信、无线通信和人机交互。
本系统功能全面,并有很好的扩展性,比如可扩展实现网络远程监控或者监控视频的数字化存储。
关键词:视频采集;视频监控;PXA255;SM501;SAA7115
中图法分类号:TN946.9文献标识码:A

换,变成符合ITU-R601标准的数字视频信号,
1引言
然后将数字视频信号通过ZV端口传给2D图形
目前视频监控应用越来越广,在社会治安等加速芯片进行图像处理。图形处理完后,可以直
领域起了很大的作用。视频监控技术最开始是基接输出RGB模拟信号接CRT显示器,或者数字
于PAL/NTSC/SECAM模拟视频信号的电视监信号接LCD显示屏。PXA255作为主控制器,负
控,其画面不能进行处理,其数据保存也比较困责控制视频解码芯片和2D图形加速芯片的工
难。随后出现了基于PC机的视频监控系统,一作,并负责与外部设备通信和人机交互。其整个
般由基于PCI总线的视频采集卡完成图像采集,硬件框图如图1所示。
然后交给计算机进行处理。但这种方式成本高、
体积大、抗干扰能力不高,而且PC机容易受到病
毒的威胁[1]。随着嵌入式技术的不断发展、成
熟,嵌入式视频采集系统由于体积小、成本低、功
耗低、可靠性高和没有病毒威胁等优点越来越受
人们重视[2]。笔者就是基于这种技术背景,提出
了一种新的嵌入式视频监控系统解决方案。现有
的嵌入式监控方案,一般只完成视频采集部分,显
示部分一般借助计算机,或电视机,而且一般流畅
显示的分辨率不高,在640×480分辨率下只能达
到十几帧每秒。本设计通过外扩一个2D图形加
图1硬件结构框图
速芯片,大大提高了图像的解析度,在LCD液晶
屏上可做到1024×768分辨率下30fps(帧每秒)2.2各组成部分的硬件结构及其分析
流畅显示。2.2.1视频解码
摄像头输出的信号一般都是CVBS(复合视
2系统硬件组成及工作原理频),或者ComponentVideo(差分视频)等模拟信
2.1系统整体硬件结构号,而图形加速芯片只能处理数字信号,所以要先
整个硬件系统采用视频解码器、2D图形加速进行模数转换。一般使用专门的视频解码芯片,
芯片加IntelXScale嵌入式处理器PXA255及相将输入的视频信号转变为符合CCIR601/656标
关外围接口芯片的方案。视频解码器将传统的准的数字信号。市面上有很多这样的专用视频解
CCD摄像头传过来的模拟视频信号进行模数转码芯片,比如德州仪器公司的TVP5150A,美国模

收稿日期:2006-01-16.
作者简介:郑威(1982-),男,湖北襄樊人,武汉理工大学信息工程学院硕士研究生.
基金项目:教育部重点科技攻关资助项目(重点03120).
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武汉理工大学学报·信息与管理工程版2006年5月

拟器件公司的ADV718x和ADV74xx系列,以及的YUV格式[ITU-R656](8位),及其5∶6∶5的
飞利浦公司的SAA711x系列。本设计中,采用的RGB格式(16位)。
是飞利浦公司的9位视频解码器SAA7115,其具在本设计中输入的视频信号是CVBS信号,
备高性能梳状滤波器、增强型Macrovision检测和其幅值在-300～700mV之间。考虑到成本因
先进的垂直消隐区间(VBI)数据分片功能,信噪素,一般使用的视频解码器均为单电源供电,其不
比高达10～15dB,可最大限度地保证视频信号能转换地电平以下的信号,所以必须进行交流耦
模数转换后不失真[3]。它主要有以下几个特点:合以后才能送给SAA7115的视频输入端。CVBS
(1)支持六路模拟视频输入,可以是6×信号在黑色(0V)参考电平与带有同步头(-300
CVBS、2×YCand2CVBS或1×YC和4×CVBSmV)的最大值(+700mV)之间变化,这些信号是
内部模拟信号源选择。交流耦合的,偏置电压会随视频内容而变化(被
(2)自动检测50/60Hz场频,并在标准的称为平均图像电平或APL),并会丢失亮度信息。
PAL和NTSC制式之间自动切换;这样就需钳位电路将黑色电平保持为常数,不随
(3)内部具有数字锁相环和时钟发生电路,视频信号或同步