基于TMS320DM642的多路圖像監(jiān)控系統(tǒng)

煤炭作為一種特殊商品，其質量評價必須要有能夠代表整個樣品的煤樣，煤樣的取得須有一套規(guī)范的采樣和制樣系統(tǒng)。商品煤樣的采取和制備過程需要有嚴密的操作和質量監(jiān)控系統(tǒng)，以保證煤炭質量評價的公正和嚴謹。

目前安全監(jiān)控領域的主流產品是數(shù)字硬盤錄像機，主要適用于監(jiān)控點集中的局域監(jiān)控用，煤炭質量評價的作業(yè)區(qū)域跨度大。港區(qū)內作業(yè)地點不可判斷性等特點，可應用于數(shù)字硬盤錄像機。本系統(tǒng)采用專用圖像DSP處理器TMS320DM642，搭建了DSP-PC網絡互連和圖像傳輸?shù)亩嗦穼崟r視頻采集系統(tǒng)，使網絡監(jiān)控系統(tǒng)以其可靠性高、組網便利等優(yōu)點在應用中直接得到體現(xiàn)。

1 系統(tǒng)硬件設計

1.1 TMS320DM642簡介

TMS320DM642采用TMS320C64X系列DSP的內核，集成有一些面向視頻及圖像處理的外圍設備。TMS320DM642以其在720 MHz時鐘下運算速度可高達5 760 MI/s提供節(jié)省時間的高速DSP編程。

1.2 系統(tǒng)總體構成

系統(tǒng)整體硬件設計基于TMS320DM642 EVM板TMS320DM642 Ver5.1，圖像信號由擴展的多路CCD圖像傳感器提供，模擬信號經圖像解碼器SAA7113將其解碼成數(shù)字并行ITU-R BT.656碼流，并傳送至TMS320DM642的視頻接口。TMS320DM642視頻口VP0、VP2接收到視頻數(shù)據流，采集每幀圖像后，圖像數(shù)據通過EDMA方式轉移到外部存儲器，這時TMS320DM642處理器可根據應用程序的需要讀取數(shù)據并執(zhí)行相應的運算處理程序，然后通過EMAC網絡模塊進行網絡傳輸。其總體構成框圖如圖1所示。

該系統(tǒng)是以主處理器TMS320DM642為核心，由視頻，外部存儲，網絡等模塊組成。將完成視頻信號的實時采集、圖像壓縮處理及網絡傳輸?shù)裙δ堋?/p>

1.3 視頻模塊

系統(tǒng)視頻模塊主要由4路CCD圖像傳感器、TMS32013M642的視頻端口、圖像采集器件等組成。TMS32019M642集成有3個視頻端口VP0、VPl和VP2，每個VP(Video Port)口分為A、B 2個通道，每個通道都可分配為視頻輸入/視頻輸出口，但A、B 2個通道只能同時被配置成輸入或輸出口。TMS320DM642的VPO中的VPO/A、VPO/B和VPl中的VPl/A和VPl/B配置成接收8位ITU-R BT.656碼流格式，分別掛接SAA7113H。以VPO口為例，圖2為圖像輸入接口電路原理圖。

由于采用ITU-R BT.656碼流格式，圖像的水平同步、垂直同步、場同步等信號已內嵌在視頻數(shù)據流中，由于TMS320DM642每個VP口預留的3個可以接收同步信號的VP0CTL控制引腳，只能滿足一路視頻同步信號的要求，沒有同步信號線的連接。[!--empirenews.page--]
 

2 系統(tǒng)軟件設計

整個圖像采集系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件開發(fā)過程是在TI公司的DSF集成開發(fā)環(huán)境CCS中進行的。首先系統(tǒng)各個模塊線程都需進行初始化工作：系統(tǒng)板卡硬件的初始化、信息傳輸信道的初始化、網絡模塊初始化等。然后系統(tǒng)在RF-25系統(tǒng)功能框架下，先由視頻源攝入一幀圖像數(shù)據，再進行色差信號重采樣轉化為YUV(4：2：0)。處理線程確認圖像采集完畢之后接收圖像數(shù)據圖像壓縮。網絡線程處理線程的結束后發(fā)送的信息序列并進行確認，接收處理后的圖像數(shù)據并重新進行色差信號轉換，最終建立網絡連接將數(shù)據發(fā)送至網絡。

3 網絡架構

從TMS320DM642傳輸來的數(shù)據由LXT971轉換為以太網物理層接收的數(shù)據，通過雙絞線連接XFmr Module隔離變壓器和RI-45頭連接到網絡傳輸至上位機，如圖3所示。

系統(tǒng)中DSP網絡通信及其通信接口的開發(fā)基于DSP/BIOS和網絡開發(fā)包NDK等資源。硬件驅動程序庫的函數(shù)以及參數(shù)結構都符合NDK的標準應用程序編程接口，由DNK進行提前控制。底層硬件驅動與TCP/IP協(xié)議棧的接口包含TCP/IP協(xié)議棧與硬件驅動層之間的應用程序編輯接口和驅動環(huán)境與TCP/IP協(xié)議棧之間傳遞狀態(tài)監(jiān)測信息接口。其中網絡底層驅動和TCP/IP協(xié)議棧之間信息的傳遞涉及的消息變量STKEVENT是網絡開發(fā)組件中負責傳遞相關信息的載體。它擁有若干個具有三元構成數(shù)組的成員變量，不同的組合方式構成的數(shù)組用來表示相應的網絡信息。

4 功能實現(xiàn)

在對硬件加載.out可執(zhí)行文件后打開IE瀏覽器，在地址欄輸入設置好的IP。刷新即可以看到IE瀏覽器顯示出的經TMS320DM642壓縮處理，通過網絡傳送給PC機的視頻圖像。

在傳送CIF分辨率的壓縮圖像數(shù)據(352x288，25幀/s)時，CCS中顯示TMS320DM642的CPU占用率為88%～96%，壓縮比為40時，網絡數(shù)據速率約為380 kb/s，圖像幀數(shù)為23幀，顯示出來基本上是實時圖像。

5 結束語

本文介紹了針對煤炭質量檢測實際應用設計一個具備網絡傳輸功能的多路圖像監(jiān)控系統(tǒng)，以DSP處理器TMS320DM642為核心，并在CCS開發(fā)平臺應用NDK網絡組件開發(fā)系統(tǒng)，實現(xiàn)圖像的實時網絡傳輸。