信號電壓放大。
[0100]如圖3所示的為視頻采集模塊，本系統(tǒng)的設(shè)計思路是通過模擬的視頻攝像頭來獲取視頻信號，然后采用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片SAA7111A將模擬的PAL制式視頻信號轉(zhuǎn)換為YUV4:2:2的數(shù)字視頻信號。設(shè)計使用FPGA芯片EP1C6Q240C8作為協(xié)處理器，來完成視頻信號的緩存和視頻幀的合成，通過雙RAM的乒乓結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)視頻幀的完整性，并在完成視頻數(shù)據(jù)的預(yù)處理后，將視頻數(shù)據(jù)傳入到DSP中，完成特定的視頻處理算法(如壓縮等，均為現(xiàn)有常規(guī)處理算法)，最后對處理完的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸和存儲。同時，主處理器DSP還負(fù)責(zé)對視頻采集芯片進(jìn)行初始化配置。其系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖3所示。
[0101]視頻采集系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，通常是將外部的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后通過專用的視頻轉(zhuǎn)換芯片，來將模擬的視頻信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻信號。本申請采用的是模擬CMOS攝像頭和Philips公司的高性能視頻模數(shù)轉(zhuǎn)換集成電路芯片SAA7111A。
[0102]AA7111A是Philips公司的一款高性能視頻輸入處理芯片。它共有四路模擬視頻信號輸入端，可以輸入4路CVBS或2路S視頻(Y/C)信號，也可以編程選擇四路視頻輸入中的一路或者兩路組成不同的工作模式；可實現(xiàn)行同步、場同步信號的自動監(jiān)測、分離，或場頻50Hz或60Hz自動檢測，并可在PAL制和INTSC制之間自動切換，同時能對不同輸入制式的亮度信號、色差信號進(jìn)行處理，實現(xiàn)亮度、色度和飽和度的片內(nèi)實時控制；SAA7111A中的I2C總線接口可以對片內(nèi)寄存器進(jìn)行設(shè)置。它有32個控制寄存器，其中的22個可編程；該器件的輸出為16位V.PO總線，輸出格式有12位YUV4:1:1、16位YUV4:2:2、8位CCIR —656、16位565RGB和24位的888RGB ;輸出信號可提供采樣時鐘、行同步、場同步等多種同步信號。
[0103]視頻前端處理模，數(shù)字化后的視頻數(shù)據(jù)量一般都十分巨大。為了保證視頻數(shù)據(jù)的完整性和實時性，系統(tǒng)專門設(shè)計了視頻的前端處理模塊。其主要功能是完成視頻數(shù)據(jù)的緩存，視頻幀的合成，乒乓操作以及與DSP的通信。由于FPGA內(nèi)部能反復(fù)編程，可以使系統(tǒng)簡化，減小板卡面積，易于維護(hù)，升級方便，因此，本文采用了 ALTERA的EP1C6Q240C8來完成視頻前端處理功能。
[0104]為了保證視頻采集系統(tǒng)的實時性，該系統(tǒng)使用雙RAM的乒乓機(jī)構(gòu)。乒乓操作在FPGA時序設(shè)計中的使用十分廣泛，是一種典型的以面積換速度的設(shè)計思想。這種結(jié)構(gòu)是將輸入數(shù)據(jù)流通過輸入數(shù)據(jù)選擇單元等時地將數(shù)據(jù)流分配到兩個數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。在第I個緩沖周期，將輸入的數(shù)據(jù)流緩存到數(shù)據(jù)緩沖模塊I上；在第2個緩沖周期，則通過輸入數(shù)據(jù)選擇單元的切換來將輸入的數(shù)據(jù)流緩存到數(shù)據(jù)緩沖模塊2，同時將數(shù)據(jù)緩沖模塊I緩存的第I個周期的數(shù)據(jù)通過輸出數(shù)據(jù)選擇單元的選擇后，送到運(yùn)算處理單元進(jìn)行處理；此后在第3個緩沖周期，再次切換數(shù)據(jù)的輸入與輸出緩沖模塊。如此循環(huán)，周而復(fù)始。
[0105]視頻后端處理模，本系統(tǒng)采用的是，TI公司的高性能、低功耗定點DSP芯片TMS320VC5509A，它內(nèi)部的主時鐘工作頻率最高可達(dá)200MHz，處理速度最高400MIPS ;該DSP的片上RAM較大，包括32KX 16位DARAM和96KX 16位SARAM，共128KX 16位的片上存儲空間；其片上外設(shè)豐富，包括實時時鐘RTC、10位ADC、MCBSP接口、USB高速接口(速率為12Mb/s)，還有MMC/SD(多媒體卡)接口、12H接口等；該DSP處理器為低電壓供電，采用1.6V的內(nèi)核電壓。3.3V的I/O電壓，功耗低達(dá)0.2mff/MIPSo
[0106]DSP作為視頻采集系統(tǒng)的主處理器，主要完成各類接口和外設(shè)的配置以及視頻的實時處理。包括時鐘發(fā)生器(PLL)、I2C總線接口、EMIF模塊、USB接口等。
[0107]各類接口只有協(xié)調(diào)工作，才可保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。其中時鐘發(fā)生器負(fù)責(zé)將外部24MHz的晶振時鐘倍頻為200MHz的系統(tǒng)工作時鐘:I2C總線負(fù)責(zé)對視頻采集芯片SAA7111A進(jìn)行初始化配置:USB接口負(fù)責(zé)與上位機(jī)通信，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。
[0108]考慮到視頻數(shù)據(jù)的龐大和DSP片上ROM的局限性，本系統(tǒng)在DSP外部擴(kuò)展了一塊4MX 16bit 的 SDRAM 和一塊 256KX 16bit 的 FLASH。其中 SDRAM 映射在 DSP 的 CE2、CE3 空間，F(xiàn)LASH映射在CEl空間。由于外設(shè)接口配置一般都較為復(fù)雜，因此使用了 TI公司的片上支持庫函數(shù)(CSL)，以簡化用戶接口的配置。
[0109]視頻數(shù)據(jù)中一般都會存在很多冗余信息(時間冗余度、空間冗余度等)，因此具有壓縮的必要性。視頻編碼的主要目的就是在保證重構(gòu)質(zhì)量的前提下，以盡量少的比特數(shù)來表征視頻信息，盡量去除視頻圖像數(shù)據(jù)本身具有的多種冗余特性，如空間冗余、時間冗余、心理視覺冗余和熵編碼冗余等。常見的壓縮標(biāo)準(zhǔn)有JPEG、MPEG - UMPEG 一 2、H.261以及H.263等。這些算法一般都較為復(fù)雜，處理的數(shù)據(jù)量也十分巨大。而采用哈佛總線和流水線操作等內(nèi)部結(jié)構(gòu)DSP在視頻處理算法的實現(xiàn)上具有巨大優(yōu)勢。視頻算法的編程和調(diào)試可在CCS(code composer stud1) 2.0環(huán)境下完成，可使用C語言實現(xiàn)，這樣有利于跨平臺的移植、優(yōu)化和升級。
[0110]如圖5所示的為混合電源供能裝置:
[0111]太陽能單元:包括太陽能電池，太陽能電池連接有DC/DC變換器；
[0112]市電單元:市電單元包括將市電轉(zhuǎn)換為直流電的AC/DC變換器；
[0113]充電控制電路:控制切換太陽能單元、市電單元與蓄電池的接通；
[0114]蓄電池:存儲電能和為負(fù)載供能；
[0115]DSP控制單元:根據(jù)檢測單元的檢測信息，控制充電控制電路的工作狀態(tài)；
[0116]檢測單元:包括用于檢測太陽能電池電流大小的太陽能電池電流檢測裝置，檢測蓄電池電壓大小的蓄電池電壓檢測單元。
[0117]所述蓄電池電壓檢測單元包括:所述蓄電池電壓檢測單元包括:電阻Rl —端接蓄電池、電阻R2 —端接基準(zhǔn)比較電壓，電阻Rl另一端連接二極管Dl的陽極，電阻R2另一端連接二極管D2的陽極，二極管Dl的陰極和二極管D2的陰極均連接電阻R3，電阻R3另一端連接電容Cl，電容Cl接地。
[0118]太陽能單元為太陽能電池整列。
[0119]所述DC/DC變換器輸出端連接有逆變單元，逆變單元將直流電轉(zhuǎn)換為交流電輸出。
[0120]所述逆變單元輸出端設(shè)置有逆變單元輸出電流電壓檢測單元，逆變單元輸出電流電壓檢測單元連接DSP控制單元。
[0121]DC/DC變換器包括順序連接的逆變電路、高頻變壓器、整流電路、輸出錄濾波電路，逆變電路的驅(qū)動單元包括脈沖控制電路，脈沖控制電路采用脈沖寬度調(diào)制芯片TL494。內(nèi)部同時解決了電流調(diào)節(jié)器、脈寬調(diào)制和最大電流限制，芯片內(nèi)還設(shè)置了一些附加監(jiān)控保護(hù)功能，使得芯片具有較強(qiáng)的抗干擾能力和較高的可靠性，用此芯片構(gòu)成的控制系統(tǒng)外接元器件較少，結(jié)構(gòu)簡單。
[0122]如圖6所述蓄電池電壓檢測單元包括:所述蓄電池電壓檢測單元包括:電阻Rl —端接蓄電池、電阻R2 —端接基準(zhǔn)比較電壓，電阻Rl另一端連接二極管Dl的陽極，電阻R2另一端連接二極管D2的陽極，二極管Dl的陰極和二極管D2的陰極均連接電阻R3，電阻R3另一端連接電容Cl，電容Cl接地。
[0123]系統(tǒng)包括太陽能電池供電電路、市電供電電路、蓄電池及其充電電路、單片機(jī)及其外圍電路等構(gòu)成.太陽能電池的電流經(jīng)電流檢測電路檢測大于30mA時(即陽光足夠強(qiáng))，單片機(jī)控制充電控制接入電源為太陽能電池經(jīng)過DC/DC變換后電源，該電源向蓄電池充電.當(dāng)單片機(jī)檢測到陽光較弱時，再檢測蓄電池電壓，若蓄電池電壓足夠高，有蓄電池向負(fù)載供電，系統(tǒng)停止向蓄電池充電；若蓄電池電壓較低，市電經(jīng)AC/DC變換后經(jīng)充電控制電路向蓄電池充電，再由蓄電池向負(fù)載供電.單片機(jī)及其外圍電路包括PICI6C71、按鍵電路、報警電路和液晶顯示電路.報警用系統(tǒng)工作異常報警、蓄電池欠壓報警等.為節(jié)省系統(tǒng)功耗采用液晶顯示電路顯示太陽能電池電流、蓄電池電壓、系統(tǒng)工作狀態(tài)等信息。
[0124]所述蓄電池電壓