設計了一種節能型視頻監控終端。該終端以TMS320DM642 芯片爲核心，在攝像頭、圖像解碼芯片TVP5150、紅外傳感器等外圍芯片的協助下， 能有效監控區域人員出入情況， 並僅在有人員進入監控區域時纔開始視頻圖像的採集、處理、傳輸等，既達到了監控目的，又節約了部分電能。
視頻監控系統越來越多地走進人們的生活， 系統節能也是電子系統必須考慮的一個重要參數。對一個少有人出入的場合， 採用不間斷的實時監控不僅沒有必要，也會浪費很多的電能。針對這種情況， 本文設計了一個無人值守的智能監控終端。在沒有人進入監控區域時，監控終端處於低能耗的休眠狀態; 當紅外傳感器檢測到有人進入監控區域時， 終端被喚醒並開始攝像， 同時將處理後的視頻信號經過網絡傳輸到監控中心， 爲中心值班人員提供判斷依據。對於出入人員較少的場合， 利用該監控終端可以有效減少系統能耗， 減少傳輸、保存的數據量， 而且不會錯過監控對象。
1 終端工作原理及總體框圖
終端的總體框圖如圖1 所示， 在沒有人員進入監控區時， 系統處於休眠、節能狀態， 當紅外傳感器檢測到有人員進入監控區域時， 產生外部中斷， 中央處理器TMS320DM642 在接收到外部中斷時立即啓動各模塊進行圖像的採集、處理、傳輸等。
圖1 終端原理框圖
2 終端系統設計
2.1 中央處理器的選擇
由於終端要處理的數據量大， 實時性強， 所以採用多媒體處理芯片TMS320DM642( 以下簡稱爲DM642) 。該芯片是TI 公司C6000 系列DSP 中較新的32 位定點DSP ， 工作頻率由內部倍頻器設置， 可以達500 MHz 、600 MHz 或720 MHz ， 每秒可執行指令數4 000 、4 800 、5 760 MIPS 。DM642 採用TI 公司第2 代增強型超長指令集， 它的EMIFA 接口數據總線寬度爲64 位， 最高存取頻率133 MHz ， 可直接與大容量、低成本的SDRAM 芯片無縫連接。DM642 帶有3 個雙通道(A，B 兩通道)數字視頻口， 可同時處理多路數字視頻流。DM642 擁有I2C 接口， 可以與外部I2C 設備通信， 用來配置外部I2C 設備的寄存器，DM642 的網口(EMAC 接口) 、PCI 口和HPI 口共享引腳。因其處理性能強， 外圍接口多而靈活， 在機器視覺、醫學成像、網絡視頻監控、數字廣播等領域得到了廣泛的應用。
2.2 紅外傳感信號處理模塊的設計
爲了節約電能， 本終端採用紅外傳感器來檢測監控區域有無人員進入， 只在有人員進入監控區域時， 終端才進入圖像採集、處理、傳輸狀態。本設計採用BISS0001芯片爲熱釋電紅外傳感信號處理核心元件， 其應用電路如圖2 所示。
圖2 紅外信號處理電路
圖2 中，7805 爲三端穩壓集成電路， 爲信號處理電路提供電源。BISS0001 芯片的第9 引腳爲觸發控制信號Vc的輸入腳， 工作中應當保證輸入電壓Vc>VR ( 通常：
VR=0.2VCC)， 可以通過調節電阻R3來達到目的。當有行人進入監控區域時， 熱釋電紅外傳感器PIR 將檢測到的人體發出的紅外線轉化爲電信號， 並將其送到BISS0001內部， 信號經BISS0001 處理後由2 腳輸出， 輸出Vo爲低電平到高電平的跳變。如果BISS0001 工作在有效狀態不可重複觸發的情況下(即圖2 中S1 接低電平)， 高電平的持續時間爲Ts (Ts=49 152 R1C1)， 在Ts時間段結束時，輸出Vo即刻由高電平進入低電平並被封鎖Ti (Ti =24R2C2 ) 時長; 對於有效狀態可重複觸發的情況來講( 即圖2 中S1 接高電平)， 如果在前一Ts時間段內， 輸入的變化使得輸出有效狀態再次觸發， 則Vo高電平信號將從此刻算起再持續一個Tx時長， 之後才轉換爲低電平並進入封鎖時間Ti。在封鎖時間內， 即使由於負載的切換而引入的干擾也不會改變輸出Vo的狀態。本設計中讓S1 接高電平， 紅外傳感信號處理電路的輸出信號Vo作爲DM642 的外部中斷信號， 將Vo與DM642 的GP[5:4]
連接， 同時也作爲TVP5150 芯片的節電模式輸入控制信號， 如圖2 所示。
圖5 終端工作流程
在中斷使能寄存器IER 中，IE[15:4] 位用於使能CPU 中斷INT[15:4] 。當IEx=1 時， 使能INTx 中斷響應， 此時程序的中斷服務函數才起作用; 當IEx=0 時， 禁止INTx 中斷響應。使用彙編語言設置IER 寄存器的中斷位使能外部中斷的程序代碼如下：
MVK 30H，B1; //B1 寄存器賦初值， 對應INT4 、INT5
MVC IER，B0; // 把IER 的當前值賦予寄存器B0
OR B1，B0，B0; //兩個寄存器中的值按位取“ 或”
MVC B0，IER; // 把B0 寄存器的值賦予IER 寄存器，IE4、IE5 被置位， 使能INT4 ，INT5如果禁止中斷INT5 ， 可採用如下代碼：
MVK FFDFH，B1; //B1 寄存器賦初值， 對應INT5
MVC IER，B0;// 把IER 寄存器的當前值賦予寄存器B0
AND B1 ，B0，B0; //B0 和B1 寄存器中的值按位取“ 與” ，把結果保存在寄存器B0 中
MVC B0，IER // 把B0 寄存器的值賦予IER 寄存器中，IE5 被清除
當紅外傳感器檢測到監控區域有人員進入時， 紅外傳感信號處理電路輸出端Vo由低電平變爲高電平， 並保持一段時間的高電平。DM642 的EXTIN5(GP[5]) 端在檢測到上升沿觸發信號後， 執行與之對應的中斷函數，喚醒芯片， 啓動圖像採集、處理、傳輸等功能。由於紅外傳感信號處理電路設置爲可重複觸發模式， 則只要監控區有人員走動， 輸出端就一直保持高電平， 終端就一直保持採集、處理、傳輸視頻圖像。當監控區域無行人走動時，Vo由高電平變爲低電平， 並進入低電平的封鎖時間段，EXTIN4(GP[4]) 端在檢測到下降沿觸發信號後， 執行對應的中斷函數， 停止圖像採集、處理、傳輸等功能，並使CPU 的工作模式再次轉變爲功率下降模式PD1 。
本文面向實時圖像處理， 採用模塊化設計思想， 以多媒體專用DSP 處理器TMS32ODM642 爲核心， 在紅外傳感器、圖像採集芯片、網絡數據處理芯片等的緊密配合下， 終端既能完成圖像的採集、處理、傳輸功能， 又能實時地根據監控區域的人員變化情況調整工作模式，減少了無用數據的處理， 提高了效率， 節約了成本， 滿足了社會對電子產品的綠色、低碳的要求。