基于DSP的视频监控系统的硬件设计.docx

课程报告
（DSP技术发展与应用）

题目基于DSP的视频监控系统的硬件设计

学生姓名张钦理

学号20084305008

院系成人教育学院

专业电子信息工程

二Ｏ一Ｏ年六月十八日

摘要：本文提出了一种基于DSP的视频监控解决方案，通过硬件实现对CCD图像传感器
输出的模拟视频信号的采集、图像处理，完成后可直接在LCD显示屏或CRT显示器上显示。
本文分别从电源模块、存储模块、图像处理模块和接口模块这四方面对系统进行了描述，并
详细介绍了存储模块的读写时序。
关键词：数字信号处理器；视频监控；CCD图像传感器；硬件电路设计
Abstract
ThispaperintroducesthehardwaredesignofvideosurveillancesystembasedonDSP.ThetasksofcollectingandprocessinganalogvideosignalwhichisfromCCDimagesensorareexecutedbyhardware.Then,theprocessedsignalsaredirectlydisplayedontheLCDorCRTscreen.Thispaperexplainsthesystemhardwaredesign,includingpowermodule,memorymodule,imageprocessingmoduleandinterfacemodule.Thetimingsequenceofreadingandwritingofmemoryarealsogiven.
Keywords:DSP;VideoSurveillance;CCDImageSensor;HardwareDesign

1．引言
目前视频监控应用越来越广,在社会治安、工业控制、交通系统等领域起了很大的作用。视频监控系统的发展大致经历了三个阶段：首先是基于模拟信号的电视监控系统，其功能单一、易受干扰且不易扩展。随后出现基于PC机的图像监控系统，该系统的终端功能较强，但价格比较昂贵，稳定性不好。近年来，随着嵌入式技术的发展、成熟，嵌入式视频采集处理系统具有可靠性高、速度快、成本低、体积小、功耗低、环境适应性强等优点。本文就是基于嵌入式系统的上述优点，提出了一种基于DSP的视频监控系统解决方案。该系统具有很强的稳定性和实时性，可广泛用于安防监控、工业监控和交通监控等领域。
2．系统硬件设计及工作原理
2.1系统整体硬件结构
整个系统由电源模块、存储模块、图像处理模块和接口模块组成。图像处理模块接收
CCD图像传感器传出来的模拟视频信号，并把模拟视频信号进行模数转换，转换成数字信
号，由DSP对数字信号进行处理后，转化成标准的YUV4：2：2格式的数字视频信号，再
将获得的数字视频信号送到FPGA模块，由FPGA对YUV数字信号进行处理，使之产生标
准的SVGA格式，帧频为60HZ的行、场同步信号。系统整体框图如图2.1所示：

2.2电源模块
电源模块将外部输入的12V的直流电源转换成各模块所需的工作电压。下面主要介绍为CCD图像传感器、DSP和FPGA提供所需的电压。系统中各模块所需的工作电压为：CCD所需的电压为15V和-7V，DSP所需的3.3V和5V，FPGA所需的电压为1.2V、2.5V和3.3V。在本设计中采用MOTOROLA公司的DC-DC电源转换芯片MC34063A将12V直流电压转换成5V直流电压，选用TexasInstruments公司的电源转换芯片TPS75003将5V直压电源转换成1.2V、2.5V和3.3V直流电压。CCD的工作电压由NE555和78L15产生。
2.3存储模块
本设计采用了由SONY公司推荐的AK6420AF[3]EEPROM存储芯片，该芯片是由ASAHIKASEI公司生产的一款低功耗、高效的EEPROM，它采用了先进的CMOS处理技术，内部具有2Kbits存储单元，最高工作主频为1MHz,工作电压范围1.8~5.5v。为了便于与外部电路连接，我们采用3.3v供电。除此之外，它还可以和处理器的串行通信接口直接相连。该芯片存储DSP正常工作时的寄存器值。下面介绍存储器的读写时序：
存储器写操作
系统上电复位后，AK6420AF开始读DI脚的数据，先读地址，再读数据。每当SK信号的上升沿到来时，AK6420AF自动读取数据，然后再将数据写入寄存器中。当读完最后一个数据后，AK6420AF进入自动写终止时期。在这段时间内，RESET信号必须保持低电平，否则，AK6420AF将停止内部写指令，刚写入寄存器中的数据将会产生错误。当执行新的写指令时，必须在写终止时期结束后，并且把CS信号设置成高电平。如果RESET信号一