基于DSP／BIOS大空間網(wǎng)絡型火災探測系統(tǒng)設計

摘要 針對傳統(tǒng)圖像型火災探測系統(tǒng)以PC作為處理終端，且不能對CCD攝像機進行有效控制等缺點，提出了以TMS320DM642為平臺開發(fā)基于DSP／BIOS的大空間網(wǎng)絡型火災探測系統(tǒng)。該系統(tǒng)在DSP／BIOS與RF5參考框架的基礎上，利用TCP／IP協(xié)議棧設計了多任務線程的應用程序，實現(xiàn)了火災檢測算法的移植與網(wǎng)絡開發(fā)環(huán)境的構建。最終將視頻處理結果由以太網(wǎng)傳至控制中心，同時控制中心可以利用串口通信線程對CCD攝像機進行參數(shù)設置。
關鍵詞 火災探測；TMS320DM642；DSP／BIOS；TCP／IP；RF5

目前，國內主要采用基于PC的圖像型火災探測系統(tǒng)，但該系統(tǒng)視頻傳輸距離有限且采用輪詢的方式，對各通道視頻信號進行分時處理，這樣大大降低了系統(tǒng)的性能。隨著大空間建筑和視頻監(jiān)控系統(tǒng)的普及，使得大空間網(wǎng)絡型火災探測成為可能。所謂“大空間網(wǎng)絡型火災探測”，即采用嵌入式設備作為處理終端，完成數(shù)據(jù)采集和火災識別任務，通過以太網(wǎng)實時將識別結果傳送到遠程監(jiān)控設備，實現(xiàn)早期火災預警，為及時疏散人群提供寶貴的時間，最大程度地減少人員傷亡和經(jīng)濟損失。文中采用美國德州儀器公司的TMS320DM642作為硬件開發(fā)平臺，憑借其高速的數(shù)據(jù)處理能力、豐富的外圍接口、精煉的操作系統(tǒng)以及方便快捷的網(wǎng)絡開發(fā)包，能夠滿足火災探測系統(tǒng)實時性的要求。

1 火災探測系統(tǒng)整體架構
DM642是TI公司推出的一款專門為數(shù)字媒體應用而設計開發(fā)的32位定點DSP芯片，該芯片采用基于C64x的DSP內核，工作頻率最高達720 MHz，處理性能可達5760MI／s。
火災探測系統(tǒng)主要由視頻采集、串口通信、網(wǎng)絡通信3個模塊組成。系統(tǒng)框架如圖1所示。

首先，CCD攝像機采集的視頻信號經(jīng)過解碼器送至DM642的VP0口，然后利用DM642的EDMA通道將視頻數(shù)據(jù)儲存在外部SDRAM中，最后將視頻處理結果通過物理層收發(fā)器送入因特網(wǎng)。同時利用UART口對攝像機及云臺進行控制。

2 系統(tǒng)硬件設計
2．1 視頻采集與存儲器擴展
2．1．1 視頻采集
系統(tǒng)的視頻解碼器采用Philips公司的SAA7113芯片，它支持多種視頻標準，由CPLD中的狀態(tài)／控制寄存器控制，并且由I2C總線對其寄存器進行配置，能將PAL制的模擬視頻信號轉換為8位的ITU-RBT．656格式，Y、Cb、C，這3個分量的采樣模式為4：2：2，采樣后將視頻數(shù)據(jù)流發(fā)送到DM642的VP0口。DM642有VP0、VP1、VP2的3個視頻接口，可以根據(jù)用戶需要自行配置輸入與輸出接口。每個視頻接口都分為A、B兩個通道，每個通道都配置有2 560 Byte的緩沖區(qū)，設計人員可以自由設置緩沖區(qū)的傳輸閾值去觸發(fā)相對應的EDMA傳輸通道，然后通過EDMA通道將視頻數(shù)據(jù)送入外掛的SDRAM。