基于DSP的视频处理开发平台的硬件设计

论文摘要

随着人们安防意识的不断提高以及嵌入式技术的迅猛发展,视频监控系统得到了广泛的应用。目前,新一代的嵌入式网络视频监控系统更是集先进的图像压缩处理和网络通信技术于一体。用户通过有线或无线网络,便能在任何地点,任何时间来访问前端的视频监控设备,获取音、视频信息及报警信息,同时可以根据需要来控制前端设备。这种系统以嵌入式技术为基础,具有很高的稳定性和可靠性,目前,在银行监控、平安城市建设、智能家居等各个行业内都有很好的应用前景。本文结合作者参与的基于WIMAX技术的高速无线视频监控系统项目,在分析了开发平台需求的基础上,最终选定TI的高性能的多媒体处理器—TMS320DM6437作为视频处理开发平台的核心处理器,围绕DM6437进行外部接口设计,详细介绍了设计方案。本文首先简介了课题的研究背景以及项目的来源,阐述了视频监控系统的发展历史,对视频监控系统中应用的相关技术做了一定的说明;在仔细研究了嵌入式技术的基础上,对视频处理开发平台的功能需求和性能需求进行了分析,在总体设计原则下,提出了视频处理开发平台的总体设计方案,对所需的主处理器和传输协议进行了选择。然后,围绕总体设计方案对视频处理开发平台的各个功能模块进行了设计,主要包括:视频采集模块;音频模块;以太网通信模块;UART通信模块;USB接口模块;I2C总线控制模块;外部存储器扩展模块;电源模块及J-TAG仿真接口。最后,本文对高速PCB中信号的完整性进行了分析,根据高速系统的设计规则,完成了本系统的硬件平台PCB布局以及最后的PCB板制作。论文最后是对全文工作的总结以及今后工作的展望;并在附录中提供了本设计的硬件设计电路图。因作者在项目中主要负责硬件的设计开发工作,故本文的主要内容偏重于硬件的设计与开发的介绍。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景、意义及来源
• 1.2 视频监控的发展
• 1.2.1 第一代模拟视频监控系统
• 1.2.2 第二代基于PC 机的数字视频监控系统
• 1.2.3 第三代智能数字视频监控系统
• 1.3 视频监控系统国内外研究现状
• 1.4 本文的主要研究内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 视频处理开发平台的总体设计
• 2.1 设计原则
• 2.2 开发平台需求分析
• 2.2.1 功能需求
• 2.2.2 性能需求
• 2.3 开发平台设计方案
• 2.4 主处理器的选择
• 2.4.1 DSP 的选择
• 2.4.2 DM6437 的功能简介
• 2.5 传输协议的选择
• 2.5.1 TCP/IP 协议
• 2.5.2 RTP/UDP 协议
• 2.6 本章小结
• 第三章 功能模块设计
• 3.1 视频采集模块
• 3.1.1 图像传感器的选择
• 3.1.2 视频接口模块
• 3.1.2.1 视频处理前端（VPFE）
• 3.1.2.2 视频处理后端（VPBE）
• 3.1.2.3 视频处理
• 3.1.3 视频输出
• 3.2 音频接口模块
• 3.2.1 McBSP
• 3.2.2 TLV320AIC238 与TM5320DM6437 的接口
• 3.3 以太网通信模块
• 3.3.1 以太网接口简介
• 3.3.2 DM9161A 简介
• 3.4 UART 通信模块
• 3.4.1 DM6437 的UART 接口
• 3.4.2 波特率的设置
• 3.4.3 R5232 接口
• 3.4.4 R5485 接口
• 3.5 USB 接口模块
• 3.6 12C 总线控制模块
• 3.7 J-TAG 仿真接口
• 3.8 外部存储器扩展
• 3.9 电源模块
• 3.9.1 电源需求分析
• 3.9.2 电源设计
• 3.10 系统时钟模块
• 3.11 本章小结
• 第四章 高速PCB 设计
• 4.1 信号完整性分析
• 4.1.1 特性阻抗
• 4.1.2 信号反射
• 4.1.3 振铃现象
• 4.2 PCB 设计
• 4.2.1 板层的安排
• 4.2.2 器件布局
• 4.3 抗干扰措施
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 附录1：硬件电路原理图
• 致谢
• 攻读学位期间发表学术论文目录
• 攻读学位期间参研的科研项目