TOP 9：基于TMS320DM642的網絡攝像機的設計

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　　隨著網絡技術和多媒體技術的廣泛應用，數字網絡視頻得到了飛速發展。在網絡視頻會議和網絡監控領域中，將傳統的模擬視頻信號轉換成數字視頻信號，并且借助于現有的IP網絡進行傳輸已成為當今的一大熱點。

　　從技術實現方式來講，通常是采用網絡攝像機來實現。目前市場上的網絡攝像機一般有兩類：一類是普通攝像機加視頻網關構成，但是這種方案體積龐大、操作繁瑣;另一類是把全部網絡接入功能都集成在攝像機中，其體積小、功能全、易于使用和維護。后類攝像機有多種解決方案，本文提出一種基于嵌入式 DSP的設計方案，并且給出具體的硬件及軟件實現。

　　1 硬件系統設計

　　1.1嵌入式處理器TMS320DM642

　　TMS320DM642（以下簡稱DM462）是TI公司近來發布的新一代多媒體處理器，它基于其第二代高性能的VelociTI VLIW結構，適用于多種數字媒體應用.DM642的時鐘頻率為600MHz，指令速度高達4800MIPS.這款DSP的兩大特色在于：第一，擁有三個可配置的視頻接口（VP），可同時采集三路視頻信號;第二，集成了以太網接口，10/100Mbps模式自適應，能工作在全雙工或半雙工模式下，并具有硬件流控制和服務質量保證（QoS）支持.DM642的功能十分強大，它是構成多媒體通信系統的最佳平臺之一。

　　1.2硬件整體架構

　　本系統的硬件平臺由六部分組成，分別是視頻采集、數據存儲、視頻處理、視頻顯示、網絡和電源管理。其結構框圖如圖1所示。

　　視頻采集部分采用模擬PAL制攝像頭，配合高精度視頻A/D轉換器得到數字圖像.A/D轉換器采用TI公司的TVP5145芯片，其采樣精度達到10bit，輸出支持CCIR-656和BT656等格式。

　　數據存儲部分的RAM采用三星公司的SDRAM.為配合DM642的64位EMIF（外部存儲器接口），使用四片SDRAM，每片工作在16位模式，單片容量為32MB.數據存儲部分的ROM采用ATMEL公司的NOR型的Flash芯片，總容量為256KB，數據總線為8位。本系統中的 SDRAM用來存放系統運行時的代碼以及臨時圖像數據，Flash用來保存系統自啟動代碼以及系統程序代碼。

　　視頻顯示部分采用數字LCD，可省去數/模轉換芯片，只需一片CPLD驅動LCD.CPLD采用Altera公司的MAX3000系列。這部分作為輔助功能，可根據實際運用場合進行選擇。

　　DM642的以太網控制器（即EMAC）屬于數據鏈路層，因此需外接物理層芯片才能進行網絡通信。這里采用Intel公司的LXT971A芯片，它提供了MII（Media Independent Interface）接口，可以方便地和DM642連接。

　　電源管理部分在一個硬件系統設計中占有舉足輕重的地位。本系統的電源模塊采用MAXIM公司的解決方案，包括一片MAX1762芯片（產生1.4V電源給DM642的I/O供電和產生5V電源給LCD的逆變器供電）。

　　2 設備驅動設計

　　TI為DM642的VP口開發了一個兩層設備驅動模型。上層驅動稱為Class Driver，更靠近底層硬件。應用時只需根據這個模型編寫驅動程序就可以了。

　　對于以太網口，TI提供了一個網絡開發組件（NDK），為在DSP上開發網絡應用程序提供了平臺。有了這個平臺，在開發網絡應用程序時，就不用過多考慮數據如何封閉成IP包，也不用過多關心TCP/IP協議內部的工作機制，這樣可以縮短產品的開發周期及上市時間。

　　2.1 視頻端口的兩層設備驅動模型

　　兩層設備驅動模型如圖2 所示。最上層是應用程序，最下層是底層硬件，包括DM642的VP口和視頻A/D芯片。中間大花括號括起來部分即為設備驅動。圖中還有一層芯片支持庫（CSL），它提供配置及控制片上外設的C語言接口。

　　根據VP口的特點，設備驅動的兩層驅動模型的每一層又細分了兩層。從圖2可以看到，把Class Driver分為FVID Class Driver和GIO Class Driver.前者更靠近應用程序，它提供一些特別適用于圖像的API函數;后者提供與Mini Driver進行通信的API函數.Mini Driver分成通用部分和特殊部分，這樣分的優勢在于：當改變硬件構成時，無需重寫Mini Driver，只需修改特殊部分即可，提高了代碼的重復使用性。

　　2.2網絡開發組件

　　網絡開發組件的核心即為一系列TCP/IP協議棧庫。包括：（1）棧庫和網絡工具庫，它含有一些經過優化編譯的協議棧代碼;（2）操作系統適應庫，它用來協調TCP/IP協議棧和DSP/BIOS之間的接口;（3）網絡控制及調度庫，它決定TCP/IP環境的初始化以及網絡相關事件是如何被調度的;（4）多種硬件抽象層平臺庫，為TI公司的多種開發板（比如DSK、TEB和EVM等）提供支持。由于本系統為自行開發，所以不涉及HAL.

　　協議棧庫的流程框圖如圖3所示，其中灰色模塊分別代表前術五個庫。

　　軟件設計及實現【略】

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