基于TMS320DM355高清红外摄像机设计

摘要：为了能够在低光照强度情况下，获得高清图像，达到夜晚监控的目的，采用嵌入式设计方法，根据具体的应用需求，选择低照度高、解析度的CCD芯片KAI-1010以及与之相匹配的时序产生芯片KSC-1000设计图像采集模块，实现了光信号到电信号的转换；采用AD9945芯片。完成采集到的模拟信号到数字信号的转换；将获得的数字信号经过主处理芯片TMS320DM355进行图像前端处理及后端处理后，送到网络接口芯片DM9000A，经过网络在上位机实时获取视频图像。
关键词：TMS320DM355；红外夜视；高清摄像机；CCD

0 引言
随着网络化的发展，网络视频越来越贴近人们的生活，高清网络视频的需求也在不断提升。高清视频会议、高清视频电话、高清视频监控等都提出了视频的高清需求。数字视频系统可以在同样的信道上传输更多的视频，而且可以利用现有的网络，与计算机多媒体处理相结合，便于分析处理、存储和显示。特别是采用了以太网通信的网络视频系统，更具有经济，组网灵活，使用方便等优点。
人们生活水平的提高，安全防范意识也在逐渐增强，高清智能分析摄像机在小区监控和家庭监控中也将起到越来越重要的作用，一方面它可以改善家庭周围的安全状况，防范盗贼起到重要作用；另外，它提供的资料可以用来作为事发现场的证明，对公安机关破案提供最有力的证据。为了实现24 h监控，低照度红外摄像机已经应用在监控场合，但是目前高清红外摄像机的成本相对较高。因此设计低成本、高效益的高清摄像机，具有现实的意义。
高清摄像机的使用，可以为智能分析和数据挖掘功能的价值体现提供原始图像基础。高清摄像机的使用，必然需要大量的存储空间，以存储大量的高清图片。目前高清监控系统存在的问题之一是较多的无用视频信息也被存储、传输，既浪费了存储空间，又增加了带宽压力，而采用智能分析后，对于这些无用视频则可采用低码流方式进行压缩或存储，以节省存储空间和减少带宽压力。

1 硬件总体设计
在设计过程中，根据功能进行以下几个模块设计：CCD模块、视频编解码模块、TMS320DM355(简称DM355)模块、存储模块、以太网电路模块、USB接口模块等，硬件设计框图如图1所示。

高清晰度摄像机前端CCD图像传感器选择的是1／3英寸KAI-1010总像素100万。网络部分采用以太网收发器与DM355直接相联。系统上电后，固化在FLASH中的软件代码通过引导程序自动装载到SDRAM和DM355片上内存中的指定地址，然后运行软件，完成对各硬件单元的初始化(如对DSP，CCD传感器，PHY等芯片的初始化配置)。CCD传感器配置正确并启动后开始采集视频数据；视频数据通过DM355的视频端口进入DSP；DSP对视频数据进行压缩编码(MPEG4，JPEG)，UDP打包，最后通过网络发到用户监控端。
1．1 多媒体处理芯片DM355
高清摄像机的核心是高性能的数字多媒体处理芯片，DM355是TI公司推出的面向便携式高清视频应用的新型低成本、低功耗的达芬奇(DaVinci)数字处理器，能够实现720P高清MPEG4编码和解码，支持30 f／s实时视频处理，编码解码能力可达每秒5 000万像素，其内核包含ARM9处理器和MJCP协处理器，有前端和后端的视频处理子系统，可支持CCD控制器预览、图像缩放等功能。VPSS+MJCP可以提供相当于640M DSP处理能力，以实现整体系统的控制，也可以实现实时操作系统。
DM355作为Davinci系列双核数字媒体处理器，不仅具有ARM926E处理器，基于Linux操作系统方便地管理和控制整个芯片的外设，而且为便捷地实现多媒体功能，DM355的外围设备集成了非常丰富的视频和网络通信接口。