ARM11和DSP協(xié)作視頻流處理技術3G視頻安全帽設計

　　本文設計一款基于ARM11和DSP雙核視頻處理技術的3G視頻安全帽，將工作現(xiàn)場音視頻信號經(jīng)過本地高效壓縮處理后，通過3G網(wǎng)絡實時傳送至遠端服務器，實現(xiàn)遠程指揮監(jiān)控和與現(xiàn)場雙向通話功能。

　　1.引言

　　為提高在高危工作場所現(xiàn)場作業(yè)的可控性，本文采用仿生學原理和高集成度設計實現(xiàn)了與人眼同視角的3G視頻安全帽。本設計由視頻安全帽和腰跨式數(shù)據(jù)處理終端兩部分組成，采用高可靠性航空插頭連接。其中圖像處理采用三星公司的S3C6410ARM11處理器和TMS320DM642 DSP處理器組成。本設計結合DSP處理器在視頻壓縮方面的優(yōu)勢和運行于ARM之上的Linux操作系統(tǒng)在數(shù)據(jù)管理與任務調度機制方面的出色表現(xiàn)，由DSP完成圖像處理功能，并通過高速接口把視頻數(shù)據(jù)傳輸給嵌入式微處理系統(tǒng)，完成視頻數(shù)據(jù)的傳輸、存儲功能。

　　2.系統(tǒng)構成

　　本設計由視頻安全　　帽和腰跨式視頻終端兩部分組成。視頻安全帽中包含1路視頻輸入、1路音頻輸入和1路音頻輸出，并配備輔助燈光。腰跨式視頻終端主要由ARM11和DSP雙核系統(tǒng)、3G無線模塊和電源管理模塊組成，主要完成數(shù)據(jù)處理、傳輸、存儲和系統(tǒng)控制功能。

　　2.1 ARM處理系統(tǒng)設計

　　ARM處理系統(tǒng)，主要由主控模塊、數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)、模擬數(shù)字信號的采集模塊等部分。

　　CPU采用三星公司S3C6410A處理器，最高工作頻率可達667MHz.

　　2.2 DSP視頻處理系統(tǒng)設計

　　DSP圖像處理系統(tǒng)由三部分組成，視頻解碼、圖像處理。其中視頻解碼采用TVP5150超低功耗解碼器，圖像處理采用TMS320DM642（簡稱DM642）DSP處理器，它可在600MHz時鐘頻率下工作，指令周期為1.67ns，每個指令周期可并行8條32位指令，處理能力可達到4800MIPS的峰值計算速度。

　　攝像頭模擬信號通過TVP5150解碼后，送到DM642芯片進行H.264視頻壓縮，壓縮后的信號傳送到ARM嵌入式系統(tǒng)通過3G模塊將數(shù)據(jù)傳送至遠端服務器或進行本地存儲。

　　2.3 ARM系統(tǒng)與DSP系統(tǒng)間的協(xié)作實現(xiàn)

　　如圖1所示，視頻信號經(jīng)DSP壓縮編碼后通過主機接口（HPI）將數(shù)據(jù)傳送至S3C6410A中進行下一步數(shù)據(jù)傳輸或存儲，其電路圖如圖2所示。

　　本文選用HPI16模式，主要接口信號線如下：

　?。?）16位數(shù)據(jù)線HD[15：0]，這些數(shù)據(jù)線在沒有用到HPI讀寫功能時處于高阻態(tài)。

　?。?）2條訪問控制選擇信號線HCNTL[1：0].

　　它的狀態(tài)用來控制當前訪問的是三個HPI寄存器中的哪一個，HCNTL[1：0]=00時，主機對HPIC寄存器進行讀寫操作：HCNTL[1：0]=01時，主機對H P L A寄存器進行獨顯操作；HCNTL[1：0]=10時，主機以抵制自動增加的方式對HPID寄存器進行讀寫操作，每讀取一次HPID，HPIA自動增加一個字抵制（4個字節(jié)）；HCNTL[1：0]=11時，主機以固定地址模式對HPID寄存器進行讀寫操作，HPIA寄存器地址不變?！　。?）半字識別選擇信號線HHWIL.由于DM642最小存儲單位是字（32bit），當HPI配置為HPI16時，需要連續(xù)傳輸兩個半字組成一個字傳給主機，HHWIL信號線用于區(qū)分先傳高位半字還是低位半字。

　　（4）地址選通輸入信號線HAS.此信號用于主機的數(shù)據(jù)線和地址線復用情況。不用時此信號應該接高。

　?。?）主機讀寫選擇信號線HR/W.主機必須將HR/W設置為高以進行讀操作，設置為低以進行寫HPI操作。

　?。?）3條選通信號線HCS，HDS1和HDS2.這三個信號線在片內組合為一個低電平有效的選通信號HSTROBE.

　　（7）準備好信號線HRDY.當該信號線為低時，表明HPI己準備好傳送數(shù)據(jù)。

　　（8）向主機發(fā)送中斷信號線HINT.

　　如圖2所示，將S3C6410的Bankl片選信號nCS7與nHCS連接，使HPI接口作為外部物理地址映射到S3C6410相應內核空間，Bankl地址空間從0×08000000到0x0fffffff而將讀寫信號nOE和nWE分別接到nHDSl和nHDS2.本系統(tǒng)采用的是HPll6模式，將32位數(shù)據(jù)分低16位和高16位分別存儲，這里采用ADDR5控制半字節(jié)標識選擇。將S3C6410的AB2、AB3連接到HCNTL0、HCNTLl，能夠方便的對HPI的三個寄存器HPIC、HPIA、HPID進行尋址。ADDR6連接到DM642的HR/W，通過控制此地址線來實現(xiàn)HPI讀寫的選通，HRDY反相后與WAIT信