基於ARM11和DSP協作視頻流處理技術的3G視頻安全帽設計
設計應用
作者：王天軍 周文婷 朱凱進
【摘要】本文設計一款基於ARM11和DSP雙核視頻處理技術的3G視頻安全帽，將工作現場音視頻信號經過本地高效壓縮處理後，通過3G網絡實時傳送至遠端服務器，實現遠程指揮監控和與現場雙向通話功能。
【關鍵詞】3G視頻安全帽；ARM和DSP協作；視頻處理；H.264
1.引言
為提高在高危工作場所現場作業的可控性，本文采用仿生學原理和高集成度設計實現了與人眼同視角的3G視頻安全帽。本設計由視頻安全帽和腰跨式數據處理終端兩部分組成，采用高可靠性航空插頭連接。其中圖像處理采用三星公司的S3C6410ARM11處理器和TMS320DM642 DSP處理器組成.本設計結合DSP處理器在視頻壓縮方麵的優勢和運行於ARM之上的Linux操作係統在數據管理與任務調度機製方麵的出色表現，由DSP完成圖像處理功能，並通過高速接口把視頻數據傳輸給嵌入式微處理係統，完成視頻數據的傳輸、存儲功能。
2.係統構成
本設計由視頻安全帽和腰跨式視頻終端兩部分組成。視頻安全帽中包含1路視頻輸入、1路音頻輸入和1路音頻輸出，並配備輔助燈光。腰跨式視頻終端主要由ARM11和DSP雙核係統、3G無線模塊和電源管理模塊組成，主要完成數據處理、傳輸、存儲和係統控製功能。
2.1 ARM處理係統設計
ARM處理係統，主要由主控模塊、數據存儲係統、模擬數字信號的采集模塊等部分。CPU采用三星公司S3C6410A處理器，最高工作頻率可達667MHz。
2.2 DSP視頻處理係統設計
DSP圖像處理係統由三部分組成，視頻解碼、圖像處理。其中視頻解碼采用TVP5150超低功耗解碼器，圖像處理采用TMS320DM642（簡稱DM642）DSP處理器，它可在600MHz時鍾頻率下工作，指令周期為1.67ns，每個指令周期可並行8條32位指令，處理能力可達到4800MIPS的峰值計算速度。
攝像頭模擬信號通過TVP5150解碼後，送到DM642芯片進行H.264視頻壓縮，壓縮後的信號傳送到ARM嵌入式係統通過3G模塊將數據傳送至遠端服務器或進行本地存儲。
2.3 ARM係統與DSP係統間的協作實現
視頻信號經DSP壓縮編碼後通過主機接口（HPI）將數據傳送至S3C6410A中進行下一步數據傳輸或存儲。
本文選用HPI16模式，主要接口信號線如下：
（1）16位數據線HD[15：0]，這些數據線在沒有用到HPI讀寫功能時處於高阻態。
（2）2條訪問控製選擇信號線HCNTL[1：0].它的狀態用來控製當前訪問的是三個HPI寄存器中的哪一個，HCNTL[1：0]=00時，主機對HPIC寄存器進行讀寫操作：HCNTL[1：0]=01時，主機對HPLA寄存器進行獨顯操作；HCNTL[1：0]=10時，主機以抵製自動增加的方式對HPID寄存器進行讀寫操作，每讀取一次HPID，HPIA自動增加一個字抵製（4個字節）；HCNTL[1：0]=11時，主機以固定地址模式對HPID寄存器進行讀寫操作，HPIA寄存器地址不變。