便攜式視頻監(jiān)控器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子通信領(lǐng)域，涉及數(shù)字信號(hào)處理，特別是一種便攜式視頻監(jiān)控器。
【背景技術(shù)】
[0002]RS-485總線抗干擾能力強(qiáng)，能實(shí)現(xiàn)多站遠(yuǎn)距離通信，組網(wǎng)方便，成本低廉，因而在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。隨著串行通信接口芯片和RS-485接口芯片傳輸速度的大幅度提高，使得利用RS-485總線傳輸圖像數(shù)據(jù)成為可能，但是未壓縮視頻圖像的數(shù)據(jù)量極大，即使總線傳輸速度高達(dá)1Mbps，傳輸一幅512X512X8的灰度圖像就要耗時(shí)2.1s,因此必須視頻圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮編碼，再通過總線傳輸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，本發(fā)明公開了一種便攜式視頻監(jiān)控器。
[0004]本發(fā)明所述便攜式視頻監(jiān)控器，包括主機(jī)和復(fù)數(shù)個(gè)從機(jī)，所述主機(jī)為包括RS485通信卡的工控機(jī)，所述從機(jī)包括數(shù)字信號(hào)處理器，及與數(shù)字信號(hào)處理器連接的ROM存儲(chǔ)器、幀存儲(chǔ)器、異步收發(fā)器、AD轉(zhuǎn)換器、行場同步分離模塊，還包括與異步收發(fā)器連接的RS485接口，以及連接AD轉(zhuǎn)換器和行場同步分離模塊的視頻緩沖器；所述主機(jī)和從機(jī)通過數(shù)據(jù)總線連接。
[0005]具體的，所述從機(jī)還包括與數(shù)字信號(hào)處理器連接的報(bào)警器。
[0006]具體的，所述數(shù)字信號(hào)處理器為C5402。
[0007]具體的，所述AD轉(zhuǎn)換器為TLV5510。
[0008]本發(fā)明所述的便攜式視頻監(jiān)控器，在攝象機(jī)的視頻輸出端對圖像信號(hào)進(jìn)行采集、變換和編碼，用一對雙絞線按RS-485總線標(biāo)準(zhǔn)將壓縮后的圖像數(shù)傳送給上位機(jī)。只使用一根電纜就能構(gòu)成一個(gè)64?128點(diǎn)的局域網(wǎng)，不但布線簡單，而且傳輸速率高達(dá)1Mbps，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電話網(wǎng)的傳輸速率。
【附圖說明】
[0009]圖1示出本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0011]本發(fā)明所述便攜式視頻監(jiān)控器，包括主機(jī)和復(fù)數(shù)個(gè)從機(jī)，所述主機(jī)為包括RS485通信卡的工控機(jī)，所述從機(jī)包括數(shù)字信號(hào)處理器，及與數(shù)字信號(hào)處理器連接的ROM存儲(chǔ)器、幀存儲(chǔ)器、異步收發(fā)器、AD轉(zhuǎn)換器、行場同步分離模塊，還包括與異步收發(fā)器連接的RS485接口，以及連接AD轉(zhuǎn)換器和行場同步分離模塊的視頻緩沖器；所述主機(jī)和從機(jī)通過數(shù)據(jù)總線連接。
[0012]主機(jī)為工控機(jī)，內(nèi)含高速RS-485通信卡，主要完成監(jiān)控系統(tǒng)的控制、管理和圖像數(shù)據(jù)的后期處理等任務(wù)。從機(jī)為便攜式圖像壓縮終端，該終端以TI公司的TMS320VC5402數(shù)字信號(hào)處理器為核心，擴(kuò)展一些外圍器件組成一個(gè)獨(dú)立的視頻圖像壓縮和傳輸設(shè)備，主要完成視頻圖像的實(shí)時(shí)采集、變換編碼和傳輸控制。主機(jī)與從機(jī)之間通過RS-485總線進(jìn)行通信。主要啟動(dòng)并控制網(wǎng)上每一次通信，每個(gè)從機(jī)有一個(gè)唯一的地址，只有被尋址的從機(jī)響應(yīng)主機(jī)的命令并向主機(jī)發(fā)回信息巾貞。當(dāng)從機(jī)數(shù)量超過64個(gè)或與主機(jī)距離超過120m時(shí),應(yīng)在網(wǎng)絡(luò)上加裝中繼器以保證通信速率達(dá)到1Mbps。
[0013]本系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。它以TMS320VC5402 DSP為處理器，擴(kuò)展了視頻器、行場分離電路、幀緩沖器、程序存儲(chǔ)器、串行通信接口芯片和RS-485總線接口芯片。
[0014]TMS320VC5402 DSP (以下簡稱C5402)是TI公司生產(chǎn)的新一代定點(diǎn)DSP芯片，時(shí)鐘頻率100MHz，性價(jià)比極高，是目前定點(diǎn)DSP的主流產(chǎn)品。C5402片內(nèi)有8條數(shù)據(jù)或地址總線，構(gòu)成增強(qiáng)型哈佛結(jié)構(gòu)的總線系統(tǒng)，指令按流水線方式執(zhí)行，大部分指令能在單周期內(nèi)完成。此外還有一套并行操作指令，能在單周期內(nèi)執(zhí)行一次存儲(chǔ)/加載操作和一次算術(shù)運(yùn)算，大大提高了數(shù)字信號(hào)處理的速度。C5402片內(nèi)有16KW DARAM，可以作為程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，另外還有兩個(gè)多通道緩沖串行口(McBSP)、一個(gè)8位HPI接口、兩個(gè)16位定時(shí)器、一個(gè)六通道DMA控制器和一個(gè)PLL時(shí)鐘發(fā)生器。
[0015]視頻圖像信號(hào)采集由視頻緩沖器、高速A/D轉(zhuǎn)換器和行、場同步分離電路組成。A/D轉(zhuǎn)換器采用TI公司的TLV5510芯片，TLV5510為8bit、1Msps的高速并行A/D轉(zhuǎn)換器，本電路中將TLV5510作為C5402的一個(gè)擴(kuò)展的并行輸入口，C5402的R/W信號(hào)作為轉(zhuǎn)換時(shí)鐘信號(hào)，讀該端口時(shí)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。行、場同步分離電路輸出行同步信號(hào)、垂直同步信號(hào)和奇、偶場信號(hào)作為C5402的外部中斷輸入信號(hào)。C5402采用中斷響應(yīng)方式采集一幀圖像的奇場數(shù)據(jù)和偶場數(shù)據(jù)。
[0016]480KB的幀緩沖器用來存放原始圖像數(shù)據(jù)和壓縮后的圖像數(shù)據(jù)，32KB的FlashROM用來存放應(yīng)用程序，二者都映射到C5402的外部數(shù)據(jù)空間。由于C5402的數(shù)據(jù)空間僅為64KW，因此采用內(nèi)存頁擴(kuò)展技術(shù)，將外部數(shù)據(jù)空間擴(kuò)展為16頁，每頁32KB。使用C5402的一個(gè)擴(kuò)展輸出口作為擴(kuò)展內(nèi)存的頁選擇信號(hào)，分別選擇O?16頁，并且將C5402的A15腳與擴(kuò)展靜態(tài)RAM的使能端相連，當(dāng)A15=0時(shí)選擇片內(nèi)RAM，當(dāng)A15=l時(shí)選擇片外RAM。因此本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器配置如下:
片內(nèi):16KW DARAM 地址為 OOOOh ?3FFFh
片內(nèi):32KB FlashROM 地址為 8000h ?FFFFh
片外:480KB SRAM 地址為 n8000h ?nFFFFh (η=I ?15)
系統(tǒng)硬件復(fù)位時(shí)，頁選擇信號(hào)被自動(dòng)清零，F(xiàn)lashROM映射到數(shù)據(jù)空間，C5402將FlashROM中的應(yīng)用程序加載到片內(nèi)DARAM中。
[0017]數(shù)據(jù)傳輸使用了 TI公司的異步串行收發(fā)器TL16C550和MAX頂公司的ΜΑΧ3485Ε。TL16C550含16bit的FIFO，通信速率達(dá)1Mbps。MAX3485E是半雙工RS-485總線接口芯片，傳輸速率達(dá)12Mbps，傳輸距離達(dá)4000英尺。
[0018]C54x DSP集成開發(fā)工具支持C語言和匯編語言編程，為了提高代碼執(zhí)行效率，滿足圖像實(shí)時(shí)壓縮和傳輸?shù)男枰捎脜R編語言編程。主程序可分成以下幾個(gè)部分:
(1)初始化C5402，接受上位機(jī)的命令幀，做好采集圖像的準(zhǔn)備工作；
(2)開放奇場中斷(INT1)，關(guān)閉偶場中斷(INT2)和行中斷(INT3)； (3)當(dāng)奇場同步信號(hào)到來時(shí)，C5402進(jìn)入奇場中斷服務(wù)子程序，開放行中斷做好采集奇場數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備。當(dāng)行同步信號(hào)以來時(shí)，C5402進(jìn)入行中斷服務(wù)子程序，連續(xù)采集一行圖像數(shù)據(jù)。當(dāng)各行圖像數(shù)據(jù)采集完畢后，關(guān)閉行中斷；
(4)當(dāng)偶場同步信號(hào)到來時(shí)，C5402進(jìn)入偶場中斷服務(wù)子程序，開放行中斷做好采集偶場數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備。當(dāng)行同步信號(hào)到來時(shí)，C5402進(jìn)入行中斷服務(wù)子程序，連續(xù)采集一行圖像數(shù)據(jù)。當(dāng)各行圖像數(shù)據(jù)采集完畢后，關(guān)閉行中斷和奇、偶場中斷；
(5)將圖像數(shù)據(jù)分成一系列的8X8塊，先對第一個(gè)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行DCT變換、量化、Huffman編碼，然后開放串行口中斷(INTO)，將壓縮后的圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機(jī)。重復(fù)執(zhí)行這個(gè)編碼和傳輸過程，直到全部圖像數(shù)據(jù)處理結(jié)束。最后關(guān)閉串行發(fā)送中斷，開始下一幀圖像的處理。
[0019]本系統(tǒng)為主從式監(jiān)控系統(tǒng)，由主機(jī)啟動(dòng)并控制網(wǎng)上的每一次通信。主機(jī)先向從機(jī)下達(dá)采集圖像的命令，然后接收從機(jī)傳來的壓縮圖像數(shù)據(jù)。從機(jī)接受主機(jī)的命令，按命令要求調(diào)整攝象機(jī)的焦距和鏡頭方向、修改圖像大小和采樣速率，最后進(jìn)行圖像采集、壓縮和傳輸。要完成這些功能就必須定義嚴(yán)格的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。
[0020]本網(wǎng)絡(luò)為專用系統(tǒng)，要求通信速率達(dá)到1Mbps，故采用電路交換方式。網(wǎng)上傳輸?shù)男畔H為兩種形式之一:命令巾貞或信息中貞。
[0021]主機(jī)發(fā)往從機(jī)的命令幀由八個(gè)字節(jié)組成，地址為要訪問的從機(jī)地址、有效地址為
O?255 ;焦距為攝象機(jī)的焦距編碼；方向?yàn)閿z象機(jī)鏡頭的方向編碼；大小為圖像的大小編碼；速度為圖像采樣率編碼；控制為現(xiàn)場控制設(shè)備或報(bào)警器控制命令編碼；校驗(yàn)-命令幀結(jié)束和校驗(yàn)標(biāo)志。
[0022]從機(jī)壓縮終端上電復(fù)位后打開串行口中斷，RS-485接口芯片處于接收狀態(tài)。一旦接到主機(jī)的命令幀，壓縮終端便按命令幀的要求調(diào)整焦距、鏡頭方向和其他控制設(shè)備的狀態(tài)，然后進(jìn)行圖像的采集和壓縮編碼，同時(shí)檢測總線的狀態(tài)。若總線上沒有講者則將壓縮碼流發(fā)往主機(jī)，總線被占用直到一幀信息幀全部發(fā)送完畢。為了提高圖像的處理效率，壓縮和傳輸并行進(jìn)行。
[0023]主機(jī)對全部或部分現(xiàn)場進(jìn)行輪流監(jiān)控，各壓縮終端送來的壓縮數(shù)據(jù)被分別保存起來，同時(shí)經(jīng)解壓縮后顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上。一旦發(fā)生異常情況，主機(jī)自動(dòng)對異?，F(xiàn)場進(jìn)行單獨(dú)監(jiān)控。主機(jī)在向壓縮終端發(fā)命令幀之間檢測總線的狀態(tài)，若總線上沒有講者則將命令幀發(fā)往壓縮終端，然后將RS-485接口置于接收狀態(tài)，等待壓縮終端發(fā)送信息幀。為了保證命令幀的可靠性，命令幀被連續(xù)發(fā)送三次。
[0024]本系統(tǒng)使用TMS320VC5402 DSP和RS-485總線實(shí)現(xiàn)了靜止圖像的實(shí)時(shí)壓縮和高速傳輸。采用標(biāo)準(zhǔn)JPEG壓縮算法，每秒鐘可壓縮并傳輸5幀512X512X8的灰度圖像，性價(jià)比極高，適用于無人倉庫、超級(jí)市場、交通道口、井下工程、列車車箱等的監(jiān)控管理。
[0025]前文所述的為本發(fā)明的各個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，各個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中的優(yōu)選實(shí)施方式如果不是明顯自相矛盾或以某一優(yōu)選實(shí)施方式為前提，各個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式都可以任意疊加組合使用，所述實(shí)施例以及實(shí)施例中的具體參數(shù)僅是為了清楚表述發(fā)明人的發(fā)明驗(yàn)證過程，并非用以限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍仍然以其權(quán)利要求書為準(zhǔn)，凡是運(yùn)用本發(fā)明的說明書所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.便攜式視頻監(jiān)控器，其特征在于，包括主機(jī)和復(fù)數(shù)個(gè)從機(jī)，所述主機(jī)為包括RS485通信卡的工控機(jī)，所述從機(jī)包括數(shù)字信號(hào)處理器，及與數(shù)字信號(hào)處理器連接的ROM存儲(chǔ)器、幀存儲(chǔ)器、異步收發(fā)器、AD轉(zhuǎn)換器、行場同步分離模塊，還包括與異步收發(fā)器連接的RS485接口，以及連接AD轉(zhuǎn)換器和行場同步分離模塊的視頻緩沖器； 所述主機(jī)和從機(jī)通過數(shù)據(jù)總線連接。2.如權(quán)利要求1所述的便攜式視頻監(jiān)控器，其特征在于，所述從機(jī)還包括與數(shù)字信號(hào)處理器連接的報(bào)警器。3.如權(quán)利要求1所述的便攜式視頻監(jiān)控器，其特征在于，所述數(shù)字信號(hào)處理器為C5402。4.如權(quán)利要求1所述的便攜式視頻監(jiān)控器，其特征在于，所述AD轉(zhuǎn)換器為TLV5510。
【專利摘要】便攜式視頻監(jiān)控器，包括主機(jī)和復(fù)數(shù)個(gè)從機(jī)，所述主機(jī)為包括RS485通信卡的工控機(jī)，所述從機(jī)包括數(shù)字信號(hào)處理器，及與數(shù)字信號(hào)處理器連接的ROM存儲(chǔ)器、幀存儲(chǔ)器、異步收發(fā)器、AD轉(zhuǎn)換器、行場同步分離模塊，還包括與異步收發(fā)器連接的RS485接口，以及連接AD轉(zhuǎn)換器和行場同步分離模塊的視頻緩沖器；所述主機(jī)和從機(jī)通過數(shù)據(jù)總線連接。本發(fā)明所述的便攜式視頻監(jiān)控器，在攝象機(jī)的視頻輸出端對圖像信號(hào)進(jìn)行采集、變換和編碼，用一對雙絞線按RS-485總線標(biāo)準(zhǔn)將壓縮后的圖像數(shù)傳送給上位機(jī)。只使用一根電纜就能構(gòu)成一個(gè)64～128點(diǎn)的局域網(wǎng)，不但布線簡單，而且傳輸速率高達(dá)1Mbps，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電話網(wǎng)的傳輸速率。
【IPC分類】H04N7/18
【公開號(hào)】CN105635637
【申請?zhí)枴緾N201410575661
【發(fā)明人】胡峻源
【申請人】胡峻源
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2014年10月25日