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DSP嵌入式视频监测
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2017-11-03
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随着经济的飞速发展，人们的安防意识不断增强，视频检测系统越来越广泛地被应用于各行各业。如今，许多商场、银行和智能小区中都安装了红外探头或基于PC机的视频监测系统，由于其价格高昂，可靠性不高，传输距离短、需要有人值守等。针对这种情况，寻求一种方法来改进这一状况，具有很大的实际意义。
近几年，随着DSP及嵌入式技术的快速发展，采用DSP嵌入式系统的视频设备已在各领域中被广泛应用。本文利用ADSP Blackfin533（BF533）为核心处理器，设计了视频检测系统，实现了视频图像的采集、处理和网络传输，该系统具有体积小、功耗低、性能高、可便携等优点。
1 系统硬件平台设计
系统工作原理：由图像传感器采集到的图像信号以YUV（4：2：2）的格式输出，通过BF533的PPI接口以DMA方式存入SDRAM。当采集完一帧数据后，BF533从SDRAM中读入数据进行位图数据格式转化，将位图图像数据通过以太网接口传输到远程PC机上，然后系统继续采集下一帧图像。
1．1 处理器
Blackfin处理器是ADI公司与Intel公司2003年4月联合开发的体现高性能体系结构的首款第四代DSP产品，主要面向嵌入式音频、视频和通信等领域。ADSP-BF533是目前Blackfin系列数字信号处理器中性能较高的一款，具有600MHz的主频、双16位的MAC（乘加器）和两个40位的ALU（算术逻辑单元）、四个8位的视频处理单元、八个算术寄存器、10个地址寻址单元，并且集成了大量的外围设备和存储器接口，每秒运算速度最高达到1200MMAC（兆次乘法加法运算），并且ADSP-BF533在达到600MHz性能水平时的功耗仅为280mW，能耗很小。在图像处理上的优点更为突出，可针对图像特点运用二维DMA传输数据，大大加快和方便图像数据的传送和处理。ADSP-BF533系列DSP具有接口丰富，性能优良，更具有视频处理接口及独立的视频指令，特别适用于各种音视频、网络设备领域，充分满足了系统技术指标的要求，在实际中获得了广泛的应用。
1．2 图像传感器
美国Omnivision公司的彩色图像传感器OV7660具有30万像素，芯片的像素阵列达到1300x1280，具有高灵敏度采光、低功耗电源供电等特点且功耗低、体积小，在摄像手机、网络视频等方面应用比较广泛。通过先进的传感器技术，还可以通过减少或者消除图像瑕玷中的普通光／电资源（如固定样式噪音（FPN）、拖尾效应、闪光等）来产生比较清晰、完全、稳定的彩色图像。对于本系统来说，是一种很好的选择。
0V7660图像传感器，内置自动曝光控制（AEC）、自动增益控制（AGC）、自动白平衡（AWB）等功能，支持SXGA、VGA、QVGA、QQVGA、CIF、QCIF和QQCIF，可输出RGB、YUV和YCbCr等多种视频数据格式。0V7660通过一个专用的Camera InteRFace接口与核心处理芯片BF533的PPI接口连接，接口电路如图1所示。
为使芯片正常上作，需要通过串行视频控制总线（SCCB）总线来配置OV7660的内部寄存器，使芯片输出格式正确的彩色图像数据。
1. 3 系统硬件结构
要完成系统的功能，除了处理器和图像采集模块，通过B1ackfin533的丰富接口，在开发过程中还要用到以下模块。
（1）SDRAM模块为系统提供内核运行、程序运行、数据缓存的空间；
（2）FLASH模块为系统提供存储空间；
（3）系统调试、移植、交叉编译、需要UART接口和JTAG调试接口；
（4）图像数据的网络传输需要以太网接口。
随着经济的飞速发展，人们的安防意识不断增强，视频检测系统越来越广泛地被应用于各行各业。如今，许多商场、银行和智能小区中都安装了红外探头或基于PC机的视频监测系统，由于其价格高昂，可靠性不高，传输距离短、需要有人值守等。针对这种情况，寻求一种方法来改进这一状况，具有很大的实际意义。
近几年，随着DSP及嵌入式技术的快速发展，采用DSP嵌入式系统的视频设备已在各领域中被广泛应用。本文利用ADSP Blackfin533（BF533）为核心处理器，设计了视频检测系统，实现了视频图像的采集、处理和网络传输，该系统具有体积小、功耗低、性能高、可便携等优点。
1 系统硬件平台设计
系统工作原理：由图像传感器采集到的图像信号以YUV（4：2：2）的格式输出，通过BF533的PPI接口以DMA方式存入SDRAM。当采集完一帧数据后，BF533从SDRAM中读入数据进行位图数据格式转化，将位图图像数据通过以太网接口传输到远程PC机上，然后系统继续采集下一帧图像。
1．1 处理器
Blackfin处理器是ADI公司与Intel公司2003年4月联合开发的体现高性能体系结构的首款第四代DSP产品，主要面向嵌入式音频、视频和通信等领域。ADSP-BF533是目前Blackfin系列数字信号处理器中性能较高的一款，具有600MHz的主频、双16位的MAC（乘加器）和两个40位的ALU（算术逻辑单元）、四个8位的视频处理单元、八个算术寄存器、10个地址寻址单元，并且集成了大量的外围设备和存储器接口，每秒运算速度最高达到1200MMAC（兆次乘法加法运算），并且ADSP-BF533在达到600MHz性能水平时的功耗仅为280mW，能耗很小。在图像处理上的优点更为突出，可针对图像特点运用二维DMA传输数据，大大加快和方便图像数据的传送和处理。ADSP-BF533系列DSP具有接口丰富，性能优良，更具有视频处理接口及独立的视频指令，特别适用于各种音视频、网络设备领域，充分满足了系统技术指标的要求，在实际中获得了广泛的应用。
1．2 图像传感器
美国Omnivision公司的彩色图像传感器OV7660具有30万像素，芯片的像素阵列达到1300x1280，具有高灵敏度采光、低功耗电源供电等特点且功耗低、体积小，在摄像手机、网络视频等方面应用比较广泛。通过先进的传感器技术，还可以通过减少或者消除图像瑕玷中的普通光／电资源（如固定样式噪音（FPN）、拖尾效应、闪光等）来产生比较清晰、完全、稳定的彩色图像。对于本系统来说，是一种很好的选择。
0V7660图像传感器，内置自动曝光控制（AEC）、自动增益控制（AGC）、自动白平衡（AWB）等功能，支持SXGA、VGA、QVGA、QQVGA、CIF、QCIF和QQCIF，可输出RGB、YUV和YCbCr等多种视频数据格式。0V7660通过一个专用的Camera InteRFace接口与核心处理芯片BF533的PPI接口连接，接口电路如图1所示。
为使芯片正常上作，需要通过串行视频控制总线（SCCB）总线来配置OV7660的内部寄存器，使芯片输出格式正确的彩色图像数据。
1. 3 系统硬件结构
要完成系统的功能，除了处理器和图像采集模块，通过B1ackfin533的丰富接口，在开发过程中还要用到以下模块。
（1）SDRAM模块为系统提供内核运行、程序运行、数据缓存的空间；
（2）FLASH模块为系统提供存储空间；
（3）系统调试、移植、交叉编译、需要UART接口和JTAG调试接口；
（4）图像数据的网络传输需要以太网接口。
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