基于S3C2510A的嵌入式數(shù)字硬盤錄像機(jī)的設(shè)計(jì)

數(shù)字硬盤錄像機(jī)，英文名稱為Digital Video Recorder，簡(jiǎn)稱DVR，它是視頻監(jiān)控系統(tǒng)中重要的設(shè)備，用于替代早期的長(zhǎng)延時(shí)錄像機(jī)或者磁帶錄像機(jī)。目前硬盤錄像機(jī)從硬件架構(gòu)上分主要分為工控式硬盤錄像機(jī)（或者工控硬盤錄像機(jī)或者PC式硬盤錄像機(jī)）、嵌入式硬盤錄像機(jī)，從壓縮算法來(lái)分有小波壓縮、MJPEG、MPEG4、H.264等。目前工控式硬盤錄像機(jī)和嵌入式硬盤錄像機(jī)所占市場(chǎng)比重差不多，由于嵌入式硬盤錄像機(jī)的穩(wěn)定性及易維護(hù)性，選擇嵌入式硬盤錄像機(jī)的用戶會(huì)越來(lái)越多，市場(chǎng)前景非常大。基于這種應(yīng)用背景，本文提出了嵌入式硬盤錄像機(jī)的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)方案。

系統(tǒng)總體方案
1 技術(shù)指標(biāo)
本系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)如下。

● 視頻輸入：16路復(fù)合視頻輸入PAL/NTSC。

● 視頻輸出：2路復(fù)合視頻輸出PAL/NTSC（BNC接口，1.0VP-P, 75Ω）。

● 音頻輸出：16路音頻輸入20～100mV10kΩ(RCA)。

● 音頻輸出：2路音頻輸出，20～100mV,1kΩ(RCA)。

● 系統(tǒng)資源：同時(shí)多路錄像、同時(shí)錄像回放、同時(shí)網(wǎng)絡(luò)操作。

● 圖像壓縮：增強(qiáng)型H.264，視頻和音頻信號(hào)壓縮后生成復(fù)合的H.264碼流，碼流回放時(shí)視頻和音頻保持同步。也可設(shè)置單一視頻流。

● 音頻壓縮：G.729

2 設(shè)計(jì)方案
根據(jù)系統(tǒng)要求的技術(shù)指標(biāo)，本文設(shè)計(jì)的16路嵌入式DVR系統(tǒng)硬件部分采用了主從式雙CPU架構(gòu)模式。主CPU選用了ARM9處理器，具體型號(hào)為三星半導(dǎo)體的S3C2510A，從CPU選用DSP處理器,具體型號(hào)為美國(guó)德州儀器（TI）的多媒體處理芯片TMS320DM648。主從CPU之間通過(guò)PCI總線進(jìn)行通信。

整個(gè)系統(tǒng)的工作流程設(shè)計(jì)為：系統(tǒng)上電或復(fù)位后，主CPU S3C2510A從Flash加載程序，完成對(duì)芯片的初始化和外圍硬件的配置，之后從CPU TMS320DM648便開始進(jìn)行圖像采集。從CPU通過(guò)I2C口對(duì)系統(tǒng)中的視頻解碼芯片進(jìn)行控制，將從攝像頭采集到的模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻信號(hào)，送入DM648的視頻通道(VP端口)；同步采集到的模擬音頻信號(hào)經(jīng)過(guò)音頻編解碼器模／數(shù)轉(zhuǎn)換后，送入DM648的音頻通道(McASP端口)。DM648將接收到的數(shù)字視頻信號(hào)和數(shù)字音頻信號(hào)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行壓縮,再把壓縮視頻流和壓縮音頻流進(jìn)行同步復(fù)合,產(chǎn)生H.264視頻復(fù)合流，再通過(guò)PCI總線上傳給主CPU，主CPU將從PCI接口收到的數(shù)據(jù)以文件的格式存儲(chǔ)到本地硬盤，供日后調(diào)用；同步將復(fù)合數(shù)據(jù)流傳送給圖像預(yù)覽芯片進(jìn)行顯示。整個(gè)DVR系統(tǒng)框架圖如圖1所示。

圖1 DVR系統(tǒng)框圖