基于3G網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線視頻監(jiān)控終端設(shè)計(jì)

楊 春

(山西省煤炭運(yùn)銷(xiāo)公司，山西太原030024)

隨著科技的日新月異，視頻監(jiān)控市場(chǎng)也得到了飛速發(fā)展。視頻監(jiān)控以其直觀、方便、信息內(nèi)容豐富而廣泛應(yīng)用于許多場(chǎng)合。視頻監(jiān)控已經(jīng)滲透到教育、政府、娛樂(lè)場(chǎng)所、醫(yī)院、酒店、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館、城市治安等多種領(lǐng)域。但是，在一些沒(méi)有架設(shè)網(wǎng)路線路的地區(qū)(如高壓輸電線、山區(qū)林地、高速公路沿線、油田無(wú)人區(qū)、邊防岸線等)再架設(shè)線路勢(shì)必會(huì)耗費(fèi)很大的財(cái)力及物力。而無(wú)線視頻監(jiān)控正好彌補(bǔ)了有線監(jiān)控的缺陷，它可以擺脫線纜的束縛，具有安裝周期短、維護(hù)方便、擴(kuò)容能力強(qiáng)和迅速收回成本等優(yōu)點(diǎn)［1］。

現(xiàn)今的視頻監(jiān)控產(chǎn)品中，多是針對(duì)有線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，因?yàn)樵跓o(wú)線環(huán)境中，速度成為一個(gè)難以逾越的瓶頸問(wèn)題。3G網(wǎng)絡(luò)的到來(lái)，將無(wú)線速率提升后對(duì)于視頻數(shù)據(jù)的傳輸提供了很大的支持。因此，設(shè)計(jì)3G無(wú)線監(jiān)控終端有重大意義。

1 3G視頻監(jiān)控終端的總體設(shè)計(jì)方案

1.1 監(jiān)控終端結(jié)構(gòu)

圖1 整體結(jié)構(gòu)框圖

本終端是以DM642為核心(內(nèi)嵌H.264算法)，主要包括視頻模塊、存儲(chǔ)模塊、通信模塊以及其他外圍電路部分。視頻模塊由三塊解碼器芯片組成，采用切換方式以支持兩復(fù)合視頻輸入和一路視頻輸出顯示;存儲(chǔ)模塊通過(guò)DM642的EMIF接口擴(kuò)展片外存儲(chǔ)器SDRAM和FLASH，并通過(guò)CPLD控制FLASH片內(nèi)分頁(yè)寄存器的讀寫(xiě);通信模塊部分利用CPLD控制并口傳輸模式，實(shí)現(xiàn)時(shí)序邏輯以及數(shù)據(jù)傳輸［2］。本終端可以通過(guò)短信、命令臺(tái)控制、終端服務(wù)器、定時(shí)以及報(bào)警觸發(fā)方式啟動(dòng)，并能實(shí)現(xiàn)CIF格式數(shù)據(jù)連續(xù)監(jiān)控，同時(shí)可以實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。圖1為整個(gè)終端的結(jié)構(gòu)框圖。

2 3G監(jiān)控終端硬件電路設(shè)計(jì)

本終端采用TVP5150來(lái)采集視頻流，將視頻流發(fā)送到TMS320DM642芯片的 VP0、VP1及 VP2口［3］。在 DSP中植入H.264算法來(lái)壓縮輸入的視頻流，并通過(guò)CPLD芯片控制并口，將壓縮后的視頻流發(fā)送到3G模塊。

2.1 視頻采集電路設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用的解碼器芯片是TVP5150。TVP5150A是一款由美國(guó)德克薩斯儀器公司(TI)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的低功耗視頻解碼芯片［4］。它可以將輸入的NTSC、PAL和 SECAM 視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成8位 ITU－R BT.656格式的數(shù)字碼流，同時(shí)還能輸出分離的視頻同步信號(hào)。TVP5150是超低功耗的解碼芯片，支持NTSC/PAL/SECAM等格式的高性能視頻解碼器，在正常工作時(shí)，它的功耗僅115 mW，并且具有超小封裝(32腳的TQFP)，因此非常適用于便攜、批量大、高質(zhì)量和高性能的視頻產(chǎn)品。它可以接收2路復(fù)合視頻信號(hào)(CVBS)或1路S－Video信號(hào)。通過(guò)單片機(jī)I2C總線設(shè)置內(nèi)部寄存器，可以輸出8位4∶2∶2的ITU －R BT.656信號(hào)(同步信號(hào)內(nèi)嵌)，以及8位4∶2∶2的ITU－R BT.601信號(hào)(同步信號(hào)分離，單獨(dú)引腳輸出)，視頻采集電路原理圖如圖2所示。

2.2 3G模塊電路設(shè)計(jì)

本監(jiān)控終端采用的3G模塊是華為公司生產(chǎn)的MC703。MC703模塊提供了符合工業(yè)應(yīng)用的工作溫度范圍，可以達(dá)到從－30℃ ～+75℃，模塊經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的ESD防靜電測(cè)試，SIM卡和USB接口經(jīng)過(guò)了8 kV以上的靜電測(cè)試考驗(yàn)。MC703支持800MHz/1900MHz頻率，提供1個(gè)串口，1個(gè)USB2.0接口，2路語(yǔ)音接口，8路GPIO接口，2路ADC接口，并支持標(biāo)準(zhǔn)的AT指令集和華為擴(kuò)展的AT指令集，符合ROHS認(rèn)證［1］。新的模塊接口采用板對(duì)板60pin接口，符合工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的需求。MC703模塊支持CDMA 2000 1XRTT、CDMA 2000 1x EVDO。最大功率下工作電流小于680 mA，其電路原理圖如圖3所示。

圖2 視頻采集電路原理圖

圖3 MC703電路原理圖

3 3G監(jiān)控終端軟件設(shè)計(jì)

本監(jiān)控終端的工作流程是將TVP5150解碼的數(shù)字視頻流經(jīng)過(guò)H.264壓縮后，利用CPLD控制并口向3G模塊發(fā)送視頻流數(shù)據(jù)或溫度采集數(shù)據(jù)，使整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)線監(jiān)控功能。其軟件流程如圖4所示。

圖4 3G監(jiān)控終端軟件流程圖

4 結(jié)束語(yǔ)

本終端采用TVP5150視頻解碼芯片，將攝像機(jī)采集的模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸入到DSP中，通過(guò)在DSP中植入的H.264算法來(lái)壓縮終端接收到的視頻流，這能夠滿足高精度實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控的需求，并整合了3G網(wǎng)絡(luò)和Internet網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，無(wú)論客戶身在何處、在何時(shí)間，都可以迅速接入系統(tǒng)，隨時(shí)隨地進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控管理。

［1］史迎馨，鄒寬城.3G網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上移動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)［J］.通化師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，30(10):41 －42.

［2］張雄偉，陳亮，徐光輝.DSP芯片的原理與開(kāi)發(fā)應(yīng)用［M］.第3版.北京:電子工業(yè)出版社，2007.

［3］劉富強(qiáng).數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003:2－17.

［4］戴逸民，梁曉雯，裴小平.基于DSP的現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2002:394－399.