基于DSP与GPRS的监控系统硬件设计及其应用

论文摘要

本论文针对当前基于视频的无人监控职守系统存在的问题给出了一种基于DSP与GPRS技术的设计思想。该设计思想充分利用当前的DSP技术、GPRS技术、超低功耗设计技术,具有工作效率较高、建设成本低、管理智能化、操作简单、维护容易、环境适应性好等优点,弥补了当前此类监控系统管理智能化有限的不足,具有广阔的应用前景。论文按照该设计思想给出了一套基于DSP与GPRS的新型监控管理系统,并完成该系统硬件部分的设计。论文还指出了该技术应用于水下基于视频监控系统的广阔应用前景。本文所做的工作包括以下几个方面:首先,分析了当前基于视频的无人监控职守系统存在的问题,在此基础上给出了基于DSP和GPRS技术的视频监控系统设计思想。并利用该思想设计了一套基于该思想的泊车管理系统,以解决当前系统存在的问题。其次,确定本硬件系统总体方案及具体实施方案。本系统包括视频信号采集模块、信号存储和处理模块、监控及通信控制模块。文中对各个硬件模块设计的关键技术做了较详细的分析论证,包括视频A/D的存储控制、VHDL逻辑程序设计及CPLD低功耗设计,DSP大存储空间扩展技术设计,DSP作为SPI从设备的接口设计,单片机低功耗设计,单片机实时电源监控职守设计,单片机实时通信设计。这些设计从硬件上保证了系统设计要求。对上述硬件设计进行了印制板加工,调试完成全部设计的各个硬件功能单元,经长时间测试程序运行证明硬件系统设计正确,运行稳定,符合总体设计要求。最后,针对硬件电路功能完成各个模块的软件设计。本文对各个模块软件设计的关键性问题和调试遇到的问题做了深入的分析并给出具体解决办法。其中包括DSP使用C语言访问大数据的问题,DSP的I2C接口设计问题,DSP作为SPI从设备的通信问题,单片机低功耗设计的软件设计技术,DSP——单片机——GPRS实时通信软件结构设计技术。最后给出各个模块的软件调试结果,证明了该系统满足设计要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 CCD摄像机在监控领域的应用现状
• 1.3 DSP和单片机以及低功耗设计技术在监控系统的应用
• 1.4 GPRS无线网络在监控领域的应用现状
• 1.5 论文的研究内容
• 第2章 监控系统方案设计
• 2.1 基于DSP和GPRS的监控系统方案设计
• 2.2 硬件系统方案论证
• 2.3 监控方案在水下视频监控中的推广及应用
• 2.4 本章小结
• 第3章 系统硬件设计与实现
• 3.1 硬件系统组成
• 3.2 视频信号采集模块设计
• 3.2.1 视频采集芯片SAA7111A简介
• 3.2.2 可编程逻辑器件CPLD简介
• 3.2.3 CPLD与视频解码芯片接口设计
• 3.3 信号存储和处理模块设计
• 3.3.1 TMS320VC5509A DSP简介
• 3.3.2 DSP与视频解码芯片接口设计
• 3.3.3 DSP外部存储器接口设计
• 3.3.4 DSP加载及通信接口设计
• 3.4 监控及通信模块设计
• 3.4.1 MSP430F149单片机简介
• 3.4.2 单片机低功耗控制设计
• 3.4.3 单片机的电源监控设计
• 3.4.4 单片机通信接口设计
• 3.5 CPLD控制逻辑设计
• 3.5.1 数字视频信号的编码形式和数字化标准
• 3.5.2 CPLD采集VHDL程序设计
• 3.6 本章小结
• 第4章 系统软件设计与实现
• 4.1 概述
• 4.2 软件系统总体结构
• 4.3 信号处理模块软件设计
• 4.3.1 DSP与外接存储器接口程序设计
• 4.3.2 DSP与SAA7111A的I2C接口程序设计
• 4.3.3 DSP基于McBSP加载及通信程序设计
• 4.4 监控与通信控制模块软件设计
• 4.4.1 单片机通信控制程序设计
• 4.4.2 单片机监控程序设计
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录 A 电路板照片
• 附录 B 系统实施图
• 附录 C 采集的图像