數字媒體DSP
在視頻監(jiān)控領域的應用
Application of Digital Media DSP in Video Monitoring Area
北京合眾達電子技術有限責任公司 總工程師 錢建良
摘  要：本文通過分析視頻監(jiān)控應用的發(fā)展和需求，以TI公司專為多媒體應用而設計的TMS320DM642芯片為例，具體說明如何設計嵌入式DSP數字視頻監(jiān)控系統的硬件電路。
關鍵詞：DSP；視頻監(jiān)控；多媒體；硬件電路
作者簡介：本文于2005年4月18日收到。錢建良：主要從事TI全系列DSP軟／硬件設計、開發(fā)工作。

本世紀以來，隨著以TI公司的TMS320C6000系列、Philips公司的Trimedia、Equator公司的BSP-15等為代表的高性能DSP的出現，由嵌入式處理器來實時高速完成大數據量的數字視頻／音頻編解碼處理成為可能，結合網絡通信技術，集可編程圖像／聲音編解碼、網絡傳輸、和自動化技術為一體的嵌入式數字視頻監(jiān)控系統應運而生。以DSP為核心的嵌入式數字視頻監(jiān)控系統，配合嵌入式實時操作系統，可以根據應用對功能、可靠性、穩(wěn)定性、成本、體積等的綜合要求，對軟／硬件進行裁剪，以滿足視頻監(jiān)控發(fā)展的數字化和網絡化的兩大需要。
本文以TMS320C6000系列DSP中的一款TMS320DM642多媒體芯片為例，來具體說明如何設計嵌入式DSP數字視頻監(jiān)控系統的硬件電路。
視頻監(jiān)控系統必需的硬件配置
我們首先需要對構成視頻監(jiān)控系統所必需的硬件配置進行分析。
1． 一體化模擬前端
視頻監(jiān)控系統的模擬前端是來自攝像機和麥克風的模擬視頻和模擬音頻信號，為了降低整個系統的成本，一般會有多路視頻和音頻信號輸入。而攝像機一般安裝在平臺上，攝像機和平臺的控制命令一般通過異步串口提供。另外，對于一個完整的視頻監(jiān)控系統來說，還需要對環(huán)境進行監(jiān)控，如門禁控制、報警、停車管理等，這些功能一般用數字I/O實現。
由此可見，視頻監(jiān)控系統一體化模擬前端，除了需要提供多路的模擬視頻／音頻的輸入端口外，還需要為平臺控制提供標準的RS232/RS422/RS485異步串行接口，及環(huán)境監(jiān)控的數字I/O。
2． 數字化
為了用微處理器實時地對輸入的視頻／音頻信號進行數字化的編／解碼處理，必須將輸入的模擬視頻／音頻信號進行數字化，這部分工作由視頻解碼器和音頻解碼器完成。每個模擬視頻輸入對應一路視頻解碼器，每個模擬音頻輸入同樣對應一路音頻解碼器。
實時處理數字視頻／音頻數據
模擬視頻／音頻信號數字化后，為了能夠對高速、實時產生的大量數據進行傳輸、存儲、回放、和分析等功能，首要的工作必須實時地完成大數據量、大計算量的數字視頻／音頻的壓縮編碼處理。數字視頻壓縮編碼算法有：MPGE 2、MPEG 4、H.263、H.264等，數字音頻壓縮算法有：G.711、G.722、G.723、G.728、G.729等。
實時完成這樣的算法需要高速的處理器來實現，高性能DSP的出現正好滿足了這一需求。另外還需要高速、大容量的存儲器作緩存。DSP與高速、大容量存儲器構成數字視頻監(jiān)控系統的核心。
數據的存儲和傳輸
不同的視頻監(jiān)控應用，對壓縮后的數字視頻／音頻數據的處理各不相同。對于記錄型應用，需要對壓縮后的數據進行長時間存儲，以便回溯。而對于遠程監(jiān)視型應用，則需要將壓縮后的數據通過網絡進行傳輸。
3． 其他：在數字視頻監(jiān)控系統對視頻／音頻信息進行實時監(jiān)視、記錄、回溯處理的同時，還需要記錄相關的時間信息，所以需要提供硬件實時時鐘。另外，為了保護數字視頻監(jiān)控系統軟／硬件開發(fā)者，尤其是軟件開發(fā)者的知識產權，還必須提供安全、可靠的硬件加密措施。
上述這些都是一個通用的嵌入式數字視頻監(jiān)控系統所必需提供的硬件配置。
一． TMS320DM642視頻監(jiān)控系統的電路設計
TMS320DM642是TI公司在其最高性能的TMS320C64x系列DSP基礎上專門為多媒體應用而設計／開發(fā)的DSP。TMS320DM642采用TI第2代超長指令集結構（VelociTI.2）的TMS320C64x DSP內核：