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基于嵌入式的车载DVR设计

2020-12-16阅读(213)

基于嵌入式的车载DVR设计

论文摘要

视频监控以其具备直观、可备份和回放等特性在安保、交通、核电等领域广泛应用,随着电子、网络、集成芯片技术的发展,视频监控从最初基于PC机的模拟视频监控发展到如今的嵌入式数字硬盘录像机;不论从功能还是存储容量等方面,视频监控都今非昔比,特别是随着片上系统、嵌入式实时操作系统以及无线网络技术的飞速发展,视频监控正朝着智能化、网络化方向发展。本文正是基于片上系统FIE8180设计了一种车载数字硬盘录像机,和普通数字硬盘录像机不同,车载数字硬盘录像机对硬盘防震、通讯及系统的稳定性、可靠性要求更高。FIE8180系统平台包括H.264编解码器、视频采集、656outgen、LCD控制器、IDES/3DES控制器、USB 2.0 OTG接口控制器,USB 2.0物理层和DMA控制器、PCI桥、IDE控制器、以太网MAC控制器、和AMBA总线架构等。基于FIE8180系统平台,DVR系统采取了模块化设计,模块化设计在降低开发难度的同时,提高了系统可靠性,还降低了发成本;结构上系统主要分为主控模块、音视频采集模块、外部存储器模块以及通讯模块四个部分,本文正是对这四个部分的硬件电路图进行了分析、设计。主控模块是系统的核心,主要负责系统的控制、数据和信息处理; FIE8180内部集成了MPEG4/JPEG以及H.264编解码芯片,可以对视频采集模块初处理后的视频进行编码,便于存储、传输或者进行解码输送至LCD或TV。音视频采集模块由采集芯片TW2835进行四路音视频同步采集并对音视频信号进行初处理,该芯片还具有优良的图形叠加功能,显示为OSD位图,同时采用CPLD控制OSD屏显;CPLD还负责控制视频数据存储、环境信息采集和处理,这种采用CPLD和CPU共同控制采集芯片的方式,不但提高了系统处理速度和效率,同时降低了设计难度。在外部数据存储模块设计了硬盘接口和SD卡接口,硬盘以其存储容量大、性价比高等成为数字硬盘录像机的主要存储设备;相对IDE接口硬盘,在嵌入式系统中SATA硬盘以其存储速度更快、误码率少具有明显优势,但是FIE8180只提供了IDE接口,所以要使用IDE-SATA转换芯片JM20330进行接口转换;而SD则因为体积小、抗震强等特性常使用在嵌入式系统中,而且SD卡支持热插拔,这对车载DVR来说使用SD卡进行数据临时存储、备份是具有实际意义的。通讯部分,系统设计了JTAG接口,通过该接口可以使用仿真器实现CPU在线编程、仿真和调试;串口部分,可实现报警输入、音频采集功能,以及通过RS232-RS485转换器,转换成RS485电平对云台进行控制,调节摄像机方位和进行变焦、聚焦等;该部分还集成了以太网控制器,通过该控制器实现局域网和Internet接入,以及通过WEB和远程服务器通信;另外设计了USB 2.0接口,通过USB接口可以对数据进行存储、传输,USB接口还可以连接键盘、无线网卡等,在该接口使用了USB 2.0 OTG技术,OTG技术使USB摆脱了主从架构限制,实现端对端的传输模式,即允许USB在没有主机的情况下,实现从设备间数据传输;而且OTG还提供了电源管理功能,可降低功耗;在该部分还设计了车载双向对讲系统,系统可以实现和控制端的语音通信、现场和控制终端的信息交互。在软件部分,设计了一种多线程控制系统及存储器读写;同时设计了基于TW2835的移动侦测软件流程图。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 引言
  • 1.1 研究背景及意义
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.3 论文主要研究内容和组织形式
  • 1.3.1 论文主要研究内容
  • 1.3.2 论文特色和创新
  • 1.3.3 论文组织形式
  • 第2章 系统总体设计
  • 2.1 系统设计目标
  • 2.1.1 录像模块
  • 2.1.2 查询和网络模块
  • 2.2 设计方案选择
  • 2.3 硬件平台设计
  • 2.4 软件系统
  • 第3章 主控电路设计
  • 3.1 主控芯片FIE8180
  • 3.1.1 AMBA 总线
  • 3.1.2 CPU FA626
  • 3.2 实时时钟电路设计
  • 3.3 I2C 总线
  • 3.4 FLASH 存储器
  • 3.4.1 Static Memory Controller
  • 3.4.2 Flash 存储器和SMC 电路设计
  • 3.4.3 Flash 存储器写保护电路
  • 3.5 SDRAM
  • 3.5.1 SDRAM 扩展
  • 3.5.2 SDRAM 电路设计
  • 3.6 电源电路设计
  • 3.6.1 电源保护与管理
  • 3.6.2 DC/DC 电源电路
  • 3.6.3 LDO 电源电路
  • 3.6.4 硬盘电源电路
  • 第4章 音视频采集与处理
  • 4.1 视频采集与处理原理
  • 4.2 视频采集模块
  • 4.2.1 采集芯片TW2835
  • 4.2.2 音频电路设计
  • 4.2.3 CPLD 和TW2835 电路设计
  • 4.2.4 TW2835 的SDRAM 扩展
  • 4.2.5 TW2835 OSD 实现方式
  • 4.3 视频压缩
  • 4.3.1 视频压缩目标和方法
  • 4.3.2 基于MPEG4/JPEG/H.264 编解码
  • 第5章 外部数据存储器
  • 5.1 硬盘电路设计
  • 5.1.1 IDE 硬盘接口及规范
  • 5.1.2 SATA 和ATA 的区别
  • 5.1.3 IDE 到SATA 电路设计
  • 5.1.4 硬盘容量选择
  • 5.2 SD 卡电路设计
  • 5.3 USB 存储
  • 第6章 通信模块
  • 6.1 JTAG 接口
  • 6.2 串行通信电路设计
  • 6.2.1 UART 电路设计
  • 6.2.2 RS232-RS485 转换电路
  • 6.3 以太网控制器
  • 6.3.1 DM9161AE 电路
  • 6.3.2 网络变压器电路
  • 6.4 USB 接口
  • 6.4.1 USB 通信原理
  • 6.4.2 USB 2.0 OTG 电路设计
  • 6.5 车载对讲系统
  • 6.5.1 音频放大器LM386
  • 6.5.2 音频编解码芯片XWM8731
  • 6.6 报警系统设计
  • 第7章 多线程控制及移动侦测
  • 7.1 主程序软件介绍
  • 7.2 多线程控制机制
  • 7.3 移动视频侦测
  • 7.3.1 基于TW2835 的移动视频侦测
  • 7.3.2 移动侦测的实现
  • 结论
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读学位期间取得学术成果
  • 附录A

    • 相关论文文献

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