智能视频监控终端电路模块设计 — 电路图天天读（33）

　　视频监控系统越来越多地走进人们的生活， 系统节能也是电子系统必须考虑的一个重要参数。对一个少有人出入的场合， 采用不间断的实时监控不仅没有必要，也会浪费很多的电能。针对这种情况， 本文设计了一个无人值守的智能监控终端。在没有人进入监控区域时，监控终端处于低能耗的休眠状态； 当红外传感器检测到有人进入监控区域时， 终端被唤醒并开始摄像， 同时将处理后的视频信号经过网络传输到监控中心， 为中心值班人员提供判断依据。对于出入人员较少的场合， 利用该监控终端可以有效减少系统能耗， 减少传输、保存的数据量， 而且不会错过监控对象。

　　中央处理器的选择

　　由于终端要处理的数据量大， 实时性强， 所以采用多媒体处理芯片TMS320DM642（ 以下简称为DM642） 。该芯片是TI 公司C6000 系列DSP 中较新的32 位定点DSP ， 工作频率由内部倍频器设置， 可以达500 MHz 、600 MHz 或720 MHz ， 每秒可执行指令数4 000 、4 800 、5 760 MIPS 。DM642 采用TI 公司第2 代增强型超长指令集， 它的EMIFA 接口数据总线宽度为64 位， 最高存取频率133 MHz ， 可直接与大容量、低成本的SDRAM 芯片无缝连接。DM642 带有3 个双通道（A，B 两通道）数字视频口， 可同时处理多路数字视频流。DM642 拥有I2C 接口， 可以与外部I2C 设备通信， 用来配置外部I2C 设备的寄存器，DM642 的网口（EMAC 接口） 、PCI 口和HPI 口共享引脚。因其处理性能强， 外围接口多而灵活， 在机器视觉、医学成像、网络视频监控、数字广播等领域得到了广泛的应用。

　　 红外传感信号处理电路模块

　　本终端采用红外传感器来检测监控区域有无人员进入， 只在有人员进入监控区域时， 终端才进入图像采集、处理、传输状态。本设计采用BISS0001芯片为热释电红外传感信号处理核心元件， 其应用电路如图2 所示。

　　

　　图2 红外信号处理电路

　　图2 中，7805 为三端稳压集成电路， 为信号处理电路提供电源。BISS0001 芯片的第9 引脚为触发控制信号Vc的输入脚， 工作中应当保证输入电压， 可以通过调节电阻R3来达到目的。当有行人进入监控区域时， 热释电红外传感器PIR 将检测到的人体发出的红外线转化为电信号， 并将其送到BISS0001内部， 信号经BISS0001 处理后由2 脚输出， 输出Vo为低电平到高电平的跳变。如果BISS0001 工作在有效状态不可重复触发的情况下， 高电平的持续时间为Ts （Ts=49 152 R1C1）， 在Ts时间段结束时，输出Vo即刻由高电平进入低电平并被封锁Ti （Ti =24R2C2 ） 时长； 对于有效状态可重复触发的情况来讲（ 即图2 中S1 接高电平）， 如果在前一Ts时间段内， 输入的变化使得输出有效状态再次触发， 则Vo高电平信号将从此刻算起再持续一个Tx时长， 之后才转换为低电平并进入封锁时间Ti。在封锁时间内， 即使由于负载的切换而引入的干扰也不会改变输出Vo的状态。本设计中让S1 接高电平， 红外传感信号处理电路的输出信号Vo作为DM642 的外部中断信号， 将Vo与DM642 的GP［5:4］连接， 同时也作为TVP5150 芯片的节电模式输入控制信号。

　　图像采集电路模块

　　对于图像采集模块， 采用TI 公司的TVP5150作为解码芯片。TVP5150 是一款超低功耗的解码芯片，正常操作时的功耗只有113 mW， 节电模式下功耗为1 mW， 并支持PAL/NTSC/SECAM 等格式， 它能将摄像头所采集到的模拟图像信号转换为YUV4:2：2 格式的ITU-R BT.656 数字信号， 它可以接收2 路复合视频信号 或1 路S -Video 信号， 通过I2C 总线设置内部寄存器， 可以选择输出8 位4:2：2 的ITU-R BT.656 数字信号， 以及8 位4:2：2 的ITU-R BT.601 信号（同步信号分离， 单独引脚输出）。TVP5150 与DM642 的硬件连接如图所示。

　　

　　图3 TVP5150 与DM642 硬件连接图

　　TVP5150 芯片的AIP1A 和AIP1B 为模拟信号的输入端， 该引脚需接0.1～1 μF 的滤波电容，HSYNC 为行同步信号的输出引脚。由于本设计采用了同步信号内嵌的ITU-R BT.656 格式， 所以该引脚未与DM642 相关引脚相连接。PND 引脚为省电模式的控制信号输入端， 低电平有效， 与红外传感信号处理电路的输出信号Vo连接，当监控区域无行人走动时，Vo为低电平， 这将使TVP5150 芯片进入省电模式。YOUT［6:0］ 为BT.656/YUV数据输出引脚，YOUT ［7］/I2CSEL 是BT.656/YUV 数据的第7 位， 也是I2C 接口设备地址设置位，TVP5150 设备地址由I2CSEL 引脚所接的上拉电阻或下拉电阻确定，I2CSEL 引脚的状态与设备地址映射关系，DM642 和TVP5150 应答过程中需要从片TVP5150 的地址。SCL、SDA 分别为I2C 接口的串行时钟和数据引脚，DM642 对TVP5150 内部寄存器的访问通过I2C 总线实现。DM642 芯片的VP0D ［19:0］ 为视频口VP0 的数据总线引脚， 其中VP0D ［8:2］ 与多通道串行口McBSP0 引脚复用， 为了将VP0D ［8:2］ 配置为VP0 的低位数据引脚，需要把PERCFG 寄存器中的VP0EN 位置1。VP0CLK0 为外部像素时钟输入引脚， 与视频解码芯片TVP5150 的像素时钟输出引脚PCLK/SCLK 连接。

电子发烧友网技术编辑点评分析：

　　设计了一种节能型视频监控终端。该终端以TMS320DM642 芯片为核心，在摄像头、图像解码芯片TVP5150、红外传感器等外围芯片的协助下， 能有效监控区域人员出入情况， 并仅在有人员进入监控区域时才开始视频图像的采集、处理、传输等，既达到了监控目的，又节约了部分电能。面向实时图像处理， 采用模块化设计思想， 以多媒体专用DSP 处理器TMS32ODM642 为核心， 在红外传感器、图像采集芯片、网络数据处理芯片等的紧密配合下， 终端既能完成图像的采集、处理、传输功能， 又能实时地根据监控区域的人员变化情况调整工作模式，减少了无用数据的处理， 提高了效率， 节约了成本， 满足了社会对电子产品的绿色、低碳的要求。

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