双路摄像头多帧率编码单元的硬件设计与实现

论文摘要

近年来,随着计算机、网络以及图像处理技术的飞速发展,列车数字视频监控技术也有了长足的进步。作为当今列车数字监控系统的重要组成部分,摄像头编码单元可以对司机室及客室中摄像头输出的模拟视频信号进行解码,同时将得到的数字视频码流采用特定的压缩标准进行编码,最后通过以太网进行传输以用于存储或显示。本文提出一种全新的双路摄像头多帧率编码单元,与传统的摄像头编码单元相比,它可以对两路摄像头进行同步多帧率编码。与此同时,它还新增了摄像头遮挡检测及报警功能,并提供了对实时时钟显示的支持。此外,它还可以对车厢内部双路拾音器的音频输出进行压缩编码及以太网传输。本文首先简要介绍了列车监控系统的发展概况及音视频网络的相关基本知识,然后在结合需求分析及器件特性的基础上提出了基于TI公司达芬奇视频处理器（DaVinci Digital Video Processor）TMS320DM368、多路PAL/NTSC视频解码器TVP5158及ilinx公司的Spartan-6系列现场可编程门阵列（FPGA-Field Programmable Gate Array） XC6SLX16的整体设计方案。接着,本文详细介绍了包括DDR2 SDRAM、NAND Flash、以太网、TVP5158、RTC在内的电路设计,以及电源电路、复位电路、串行接口电路等基本外围电路设计。之后从布局、布线、关键信号的反射仿真及串扰仿真以及PCB后期处理等方面阐述了PCB的设计与实现。接下来,论文对双路摄像头多帧率编码单元进行了硬件测试以及功能测试,并给出了相关的测试结果及分析。最后对本文的工作做了总结,并对今后的工作进行了展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 列车监控系统概况
• 1.1.1 视频监控系统概况
• 1.1.2 音频监控系统概况
• 1.1.3 列车音视频监控系统概况
• 1.2 音视频网络概述
• 1.2.1 模拟音视频信号的数字化
• 1.2.2 彩色电视信号的彩色制式
• 1.2.3 数字视频压缩编码技术
• 1.2.4 数字音频信号
• 1.2.5 数字音视频监控系统中的网络技术
• 1.3 课题的主要内容及意义
• 1.4 论文结构
• 2 双路摄像头多帧率编码单元需求分析与整体设计
• 2.1 双路摄像头多帧率编码单元需求分析
• 2.2 双路摄像头多帧率编码单元整体设计
• 2.2.1 方案的选取
• 2.2.2 主要器件的选取
• 2.2.3 整体结构
• 2.3 本章小结
• 3 双路摄像头多帧率编码单元的硬件电路原理图设计
• 3.1 DM368与DDR2数据存储器接口电路
• 3.1.1 内存技术简介
• 3.1.2 DM368的DDR2存储器控制模块
• 3.2 DM368与NAND Flash程序存储器接口电路
• 3.3 以太网接口电路
• 3.4 多路音视频解码器TVP5158接口电路
• 3.4.1 模拟音频视频信号接口电路
• 3.4.2 数字音频视频信号接口电路
• 3.5 基于FPGA视频遮挡检测电路
• 3.6 RTC电路
• 3.7 基本外围电路
• 3.7.1 电源电路
• 3.7.2 复位电路
• 3.7.3 串行接口电路
• 3.8 本章小结
• 4 PCB设计与实现
• 4.1 PCB设计中的主要问题
• 4.2 PCB叠层的选取
• 4.3 PCB布局
• 4.4 PCB仿真
• 4.4.1 仿真前的准备工作
• 4.4.2 反射仿真
• 4.4.3 串扰仿真
• 4.5 PCB布线
• 4.5.1 特征阻抗控制
• 4.5.2 DDR2走线
• 4.6 PCB面向生产的设计
• 4.7 本章小结
• 5 板卡调试及应用
• 5.1 板卡硬件调试
• 5.2 板卡功能测试
• 5.2.1 测试环境搭建
• 5.2.2 主要功能测试
• 5.3 实验结论及应用
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢