數(shù)字網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控器中的多路轉(zhuǎn)接邏輯的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
摘要： 本文主要介紹在視頻監(jiān)控板中多路視頻信號(hào)輸入情況下的數(shù)據(jù)緩存、信號(hào)格式轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì),并用Altera的Cyclone器件實(shí)現(xiàn)的整個(gè)過(guò)程。包括簡(jiǎn)單介紹視頻監(jiān)控器電路板的原理,此轉(zhuǎn)接邏輯在系統(tǒng)中的作用和地位,并詳細(xì)介紹了此邏輯用FPGA設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程。
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。近年來(lái),隨著互聯(lián)網(wǎng)的大范圍普及,以及計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)以及圖象處理、傳輸技術(shù)的飛速發(fā)展,視頻監(jiān)控技術(shù)也有長(zhǎng)足的發(fā)展。視頻監(jiān)控已經(jīng)滲透到教育、ZF、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,視頻監(jiān)控服務(wù)器被稱為繼手機(jī)以后另外一個(gè)極具市場(chǎng)開發(fā)前景的消費(fèi)電子產(chǎn)品。
數(shù)字網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控服務(wù)器主要完成從攝像頭獲取的模擬信號(hào)到數(shù)字化壓縮后送到網(wǎng)絡(luò)的功能,其原理框圖如圖1所示。
圖1 數(shù)字網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控服務(wù)器原理框圖
由圖1所示,監(jiān)控器電路板主要由A/D芯片,FPGA多路轉(zhuǎn)接芯片,壓縮芯片,CPU等組成。其中本文要介紹的多路轉(zhuǎn)接邏輯的FPGA實(shí)現(xiàn)位于A/D芯片和壓縮芯片之間,由于FPGA內(nèi)部含有PLL模塊,所以跟FPGA連接的TW2804芯片的27MHz輸入時(shí)鐘可以由FPGA產(chǎn)生。
這里選用Altera的Cyclone系列的EP1C6Q240C8,其內(nèi)部有90k的存儲(chǔ)容量,6kLEBS,2個(gè)PLL,在后面的設(shè)計(jì)介紹中,將會(huì)講到整個(gè)設(shè)計(jì)用到了64k的存儲(chǔ)容量,1個(gè)PLL,大約4—5k左右的LEBS,所以選用此低成本的FPGA,可以完成此設(shè)計(jì),而且基本上充分用到了內(nèi)部的大多數(shù)資源,加上此芯片的引腳有240個(gè),能滿足外面的引腳連接,所以Altera的EP1C6Q240C8成為此邏輯設(shè)計(jì)中最佳的選擇器件。
如圖1所示,A/D芯片接受來(lái)自四個(gè)攝像頭的四路模擬視頻信號(hào),這里采用Techwell公司的TW2804芯片,此芯片支持四路視頻模擬信號(hào)的輸入,輸出是數(shù)字ITU-R BT.656格式的信號(hào),時(shí)鐘是27MHz。D1、D2、D3、D4信號(hào)的時(shí)序圖如圖2所示。
圖2 ITU-R BT.656格式信號(hào)時(shí)序圖
其中EAV和SAV分別為行尾和行頭標(biāo)志信號(hào),他們中間是行與行之間的空白信號(hào),SAV后面的VALID有效時(shí)的信號(hào)為1440bytes的d1格式的有效視頻信號(hào),總的這些信號(hào)加起來(lái)是視頻信號(hào)的一行信號(hào),一幀視頻信號(hào)包括576行這樣的行信號(hào),也就是有效的這種格式的一幀輸出視頻信號(hào)為1440*576bytes的信號(hào),由于每一行信號(hào)中由兩個(gè)bytes來(lái)表示一個(gè)像素,所以這種d1格式一幀的像素為720*576分辨率。
