基于DSP处理器TMS320DM642的多路图像监控系统

煤炭作为一种特殊商品，其质量评价必须要有能够代表整个样品的煤样，煤样的取得须有一套规范的采样和制样系统。商品煤样的采取和制备过程需要有严密的操作和质量监控系统，以保证煤炭质量评价的公正和严谨。
  　　目前安全监控领域的主流产品是数字硬盘录像机，主要适用于监控点集中的局域监控用，煤炭质量评价的作业区域跨度大。港区内作业地点不可判断性等特点，可应用于数字硬盘录像机。本系统采用专用图像DSP处理器TMS320DM642，搭建了DSP-PC网络互连和图像传输的多路实时视频采集系统，使网络监控系统以其可靠性高、组网便利等优点在应用中直接得到体现。
  　　1 系统硬件设计
  　　1．1 TMS320DM642简介
  　　TMS320DM642采用TMS320C64X系列DSP的内核，集成有一些面向视频及图像处理的外围设备。TMS320DM642以其在720 MHz时钟下运算速度可高达5 760 MI／s提供节省时间的高速DSP编程。
  　　1．2 系统总体构成
  　　系统整体硬件设计基于TMS320DM642 EVM板TMS320DM642 Ver5．1，图像信号由扩展的多路CCD图像传感器提供，模拟信号经图像解码器SAA7113将其解码成数字并行ITU-R BT．656码流，并传送至TMS320DM642的视频接口。TMS320DM642视频口VP0、VP2接收到视频数据流，采集每帧图像后，图像数据通过EDMA方式转移到外部存储器，这时TMS320DM642处理器可根据应用程序的需要读取数据并执行相应的运算处理程序，然后通过EMAC网络模块进行网络传输。其总体构成框图如图1所示。
  　　该系统是以主处理器TMS320DM642为核心，由视频，外部存储，网络等模块组成。将完成视频信号的实时采集、图像压缩处理及网络传输等功能。
  　　1．3 视频模块
  　　系统视频模块主要由4路CCD图像传感器、TMS32013M642的视频端口、图像采集器件等组成。TMS32019M642集成有3个视频端口VP0、VPl和VP2，每个VP(Video Port)口分为A、B 2个通道，每个通道都可分配为视频输入／视频输出口，但A、B 2个通道只能同时被配置成输入或输出口。TMS320DM642的VPO中的VPO／A、VPO／B和VPl中的VPl／A和VPl／B配置成接收8位ITU-R BT．656码流格式，分别挂接SAA7113H。以VPO口为例，图2为图像输入接口电路原理图。
  　　由于采用ITU-R BT．656码流格式，图像的水平同步、垂直同步、场同步等信号已内嵌在视频数据流中，由于TMS320DM642每个VP口预留的3个可以接收同步信号的VP0CTL控制引脚，只能满足一路视频同步信号的要求，没有同步信号线的连接。
  　　2 系统软件设计
  　　整个图像采集系统的系统软件开发过程是在TI公司的DSF集成开发环境CCS中进行的。首先系统各个模块线程都需进行初始化工作：系统板卡硬件的初始化、信息传输信道的初始化、网络模块初始化等。然后系统在RF-25系统功能框架下，先由视频源摄入一帧图像数据，再进行色差信号重采样转化为YUV(4：2：0)。处理线程确认图像采集完毕之后接收图像数据图像压缩。网络线程处理线程的结束后发送的信息序列并进行确认，接收处理后的图像数据并重新进行色差信号转换，最终建立网络连接将数据发送至网络。
  　　3 网络架构
  　　从TMS320DM642传输来的数据由LXT971转换为以太网物理层接收的数据，通过双绞线连接XFmr Module隔离变压器和RI-45头连接到网络传输至上位机，如图3所示。
  　　系统中DSP网络通信及其通信接口的开发基于DSP／BIOS和网络开发包NDK等资源。硬件驱动程序库的函数以及参数结构都符合NDK的标准应用程序编程接口，由DNK进行提前控制。底层硬件驱动与TCP／IP协议栈的接口包含TCP／IP协议栈与硬件驱动层之间的应用程序编辑接口和驱动环境与TCP／IP协议栈之间传递状态监测信息接口。其中网络底层驱动和TCP／IP协议栈之间信息的传递涉及的消息变量STKEVENT是网络开发组件中负责传递相关信息的载体。它拥有若干个具有三元构成数组的成员变量，不同的组合方式构成的数组用来表示相应的网络信息。