信科

摘要：在現(xiàn)代數(shù)字信號處理技術(shù)和人工智能技術(shù)的巨大推動下，目前的監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到了智能化的階段，基于這種應(yīng)用背景，對比當(dāng)前市場上智能終端的優(yōu)缺點，設(shè)計了一款基于ARM與DSP的嵌入式監(jiān)控終端，給出了系統(tǒng)的軟硬件架構(gòu)設(shè)計和具體的硬件電路。在組網(wǎng)選擇上，本終端采用目前主流的3G技術(shù)，完成了無線傳輸程序的開發(fā)與設(shè)計。此終端不僅能夠采集視頻數(shù)據(jù)進行無線傳輸，其中的DSP芯片還能對視頻中的數(shù)據(jù)進行智能分析，可以對所監(jiān)控的對象進行異常報警和事后取證，基本滿足了智能化的要求，并且所開發(fā)的智能算法可以無縫移植到其他系統(tǒng)中，對此類開發(fā)具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：人工智能 ARM DSP 智能終端 無縫移植

中圖分類號：TN911 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）08-0087-01

隨著人工智能和嵌入式技術(shù)的發(fā)展，在監(jiān)控領(lǐng)域出現(xiàn)了很多的監(jiān)控終端。比如以ARM為核心的監(jiān)控終端，以ARM加專用視頻處理芯片的監(jiān)控終端，這些監(jiān)控終端的出現(xiàn)大大促進了監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，但是這些終端都有著不可避免的缺點和不足。以ARM為中心的監(jiān)控終端雖然價格相對便宜一些，但是系統(tǒng)只能夠采集數(shù)據(jù)，在事先預(yù)警和事后取證方面都有些不足；以ARM加專用視頻處理芯片的方式做設(shè)計的終端雖然在一定程度上彌足預(yù)警和事后取證，但是專用芯片價格昂貴成本較高，加上報警算法都是集成的，可移植性極差，針對以上弊端，本文設(shè)計了以ARM與DSP為核心的智能終端，不僅能夠做到事先預(yù)警和事后取證，并且針對DSP開發(fā)的報警算法可以做到無縫移植。

1 系統(tǒng)的整體架構(gòu)設(shè)計

本文所設(shè)計的嵌入式視頻監(jiān)控終端主要由以下模塊組成：電源模塊、視頻采集DSP模塊、ARM中心控制模塊和無線傳輸模塊。視頻采集模塊主要完成模擬數(shù)據(jù)的采集，并且把模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，完成A/D轉(zhuǎn)換；視頻處理DSP模塊主要完成視頻數(shù)據(jù)的H.264編碼和視頻數(shù)據(jù)智能處理；ARM中心處理器對各個模塊進行控制，配置和協(xié)調(diào)，是整個系統(tǒng)的心臟，同時完成各種協(xié)議的封裝和預(yù)處理；無線傳輸模塊負責(zé)無線線路的構(gòu)建，傳輸和維護，將視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)揭蛱鼐W(wǎng)，同時接收監(jiān)控系統(tǒng)后臺傳來的控制指令。

2 ARM中心控制模塊以及外圍電路設(shè)計

2.1 電路模塊設(shè)計

電源是嵌入式視頻監(jiān)控終端設(shè)計中的重要組成部分，一個優(yōu)秀的電源模塊對可靠性和穩(wěn)定性要求是非常高的。本系統(tǒng)設(shè)計所需要的電壓有5v，3.3v，1.8V，2.5v四種。電源模塊主要由去耦電容系列、整流橋系列、三端穩(wěn)壓器系列、和非線性電源FAN1117系列組成。其中三端穩(wěn)壓器是固定電壓輸出的集成三端電壓穩(wěn)壓器；FAN1117是非線性差電壓調(diào)節(jié)器系列；去耦電容一般是采用鉭電容系列對電源進行濾波。本終端在實際設(shè)計過程中主要由FAN1117系列芯片實現(xiàn)可以5v到其他電壓的轉(zhuǎn)換。

2.2 ARM與DSP接口電路設(shè)計

本文中央微控制器采用集通公司生產(chǎn)的針對網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的SL3512，它采用ARM92OTARMThumb處理器構(gòu)建的16/32位RISC嵌入式處理器，處理器內(nèi)核是FA526，具有豐富的系統(tǒng)外設(shè)、應(yīng)用外設(shè)及標(biāo)準(zhǔn)的接口，為低功耗、低成本、高性能的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控提供了一個很好的解決方案。DSP芯片采用TI公司生產(chǎn)的TMS320C32，能工作在60MHz的時鐘頻率下，指令運行速度達到60 MFLOPS，是性價比很高的浮點處理器，有著廣泛的應(yīng)用。在此設(shè)計中主要完成視頻數(shù)據(jù)的H.264壓縮和視頻數(shù)據(jù)的智能處理，它通過PCI即外圍設(shè)備互聯(lián)總線接口與中心控制芯片進行連接。

2.3 時鐘模塊設(shè)計

SL3512芯片需要兩路時鐘輸入，一個是系統(tǒng)的RTC實時時鐘，另外一個是CPU工作所需要的系統(tǒng)時鐘。對于實時時鐘，外接一個32.768KHZ的標(biāo)準(zhǔn)晶振；對于系統(tǒng)時鐘，外接一個60MHZ的高精度晶體，經(jīng)3512內(nèi)部鎖相環(huán)倍頻后，為系統(tǒng)提供高達203MHz的工作頻率和48MHz的USB主/從口工作頻率。

3 軟件整體架構(gòu)設(shè)計

本終端基于linux操作系統(tǒng)做軟件研發(fā)，主要做了二部分的工作，PCI接口驅(qū)動程序開發(fā)，以及基于socket套接字的網(wǎng)絡(luò)程序開發(fā)。

3.1 PCI接口驅(qū)動程序的開發(fā)

Linux操作系統(tǒng)下驅(qū)動程序的開發(fā)原理主要是完成文件結(jié)構(gòu)體中幾個控制函數(shù)的編寫，在本終端中主要完成了對PCI接口讀寫操作和控制的函數(shù)，依次定義為DVS_PCI write（）、DVS_PCI read（）、DVS_PCI ioctl（）、DVS_PCI request_irq（）。函數(shù)DVS_PCI write（）主要完成控制器SL3512對DSP視頻數(shù)據(jù)的寫入操作。函數(shù)DVS_PCI read（）主要完成把SL3512的數(shù)據(jù)傳遞給視頻處理芯片DSP，完成讀操作。DVS_PCI ioctl（）函數(shù)主要完成對DSP芯片總線的控制和寄存器的配置等控制性的命令。DVS_PCI request_irq（）函數(shù)的編寫，主要來處理DSP芯片的各種中斷請求。

3.2 基于套接字的網(wǎng)絡(luò)程序開發(fā)

這一部分的實現(xiàn)是嵌入式視頻監(jiān)控終端實現(xiàn)傳輸?shù)暮苤匾囊徊糠?，主要原理是基于socket套接字來完成的。Linux操作系統(tǒng)提供了很多函數(shù)對套接字進行操作，因此網(wǎng)絡(luò)編程就是基于這些函數(shù)的，具體的實現(xiàn)流程如下圖1所示。

參考文獻

[1]郭鑫.應(yīng)用3G網(wǎng)絡(luò)的配變監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)[D].山東大學(xué)，2010.

[2]吳愛軍.用于智能交通管理的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D].中南大學(xué)，2010.endprint

摘要：在現(xiàn)代數(shù)字信號處理技術(shù)和人工智能技術(shù)的巨大推動下，目前的監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到了智能化的階段，基于這種應(yīng)用背景，對比當(dāng)前市場上智能終端的優(yōu)缺點，設(shè)計了一款基于ARM與DSP的嵌入式監(jiān)控終端，給出了系統(tǒng)的軟硬件架構(gòu)設(shè)計和具體的硬件電路。在組網(wǎng)選擇上，本終端采用目前主流的3G技術(shù)，完成了無線傳輸程序的開發(fā)與設(shè)計。此終端不僅能夠采集視頻數(shù)據(jù)進行無線傳輸，其中的DSP芯片還能對視頻中的數(shù)據(jù)進行智能分析，可以對所監(jiān)控的對象進行異常報警和事后取證，基本滿足了智能化的要求，并且所開發(fā)的智能算法可以無縫移植到其他系統(tǒng)中，對此類開發(fā)具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：人工智能 ARM DSP 智能終端 無縫移植

中圖分類號：TN911 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）08-0087-01

隨著人工智能和嵌入式技術(shù)的發(fā)展，在監(jiān)控領(lǐng)域出現(xiàn)了很多的監(jiān)控終端。比如以ARM為核心的監(jiān)控終端，以ARM加專用視頻處理芯片的監(jiān)控終端，這些監(jiān)控終端的出現(xiàn)大大促進了監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，但是這些終端都有著不可避免的缺點和不足。以ARM為中心的監(jiān)控終端雖然價格相對便宜一些，但是系統(tǒng)只能夠采集數(shù)據(jù)，在事先預(yù)警和事后取證方面都有些不足；以ARM加專用視頻處理芯片的方式做設(shè)計的終端雖然在一定程度上彌足預(yù)警和事后取證，但是專用芯片價格昂貴成本較高，加上報警算法都是集成的，可移植性極差，針對以上弊端，本文設(shè)計了以ARM與DSP為核心的智能終端，不僅能夠做到事先預(yù)警和事后取證，并且針對DSP開發(fā)的報警算法可以做到無縫移植。

1 系統(tǒng)的整體架構(gòu)設(shè)計

本文所設(shè)計的嵌入式視頻監(jiān)控終端主要由以下模塊組成：電源模塊、視頻采集DSP模塊、ARM中心控制模塊和無線傳輸模塊。視頻采集模塊主要完成模擬數(shù)據(jù)的采集，并且把模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，完成A/D轉(zhuǎn)換；視頻處理DSP模塊主要完成視頻數(shù)據(jù)的H.264編碼和視頻數(shù)據(jù)智能處理；ARM中心處理器對各個模塊進行控制，配置和協(xié)調(diào)，是整個系統(tǒng)的心臟，同時完成各種協(xié)議的封裝和預(yù)處理；無線傳輸模塊負責(zé)無線線路的構(gòu)建，傳輸和維護，將視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)揭蛱鼐W(wǎng)，同時接收監(jiān)控系統(tǒng)后臺傳來的控制指令。

2 ARM中心控制模塊以及外圍電路設(shè)計

2.1 電路模塊設(shè)計

電源是嵌入式視頻監(jiān)控終端設(shè)計中的重要組成部分，一個優(yōu)秀的電源模塊對可靠性和穩(wěn)定性要求是非常高的。本系統(tǒng)設(shè)計所需要的電壓有5v，3.3v，1.8V，2.5v四種。電源模塊主要由去耦電容系列、整流橋系列、三端穩(wěn)壓器系列、和非線性電源FAN1117系列組成。其中三端穩(wěn)壓器是固定電壓輸出的集成三端電壓穩(wěn)壓器；FAN1117是非線性差電壓調(diào)節(jié)器系列；去耦電容一般是采用鉭電容系列對電源進行濾波。本終端在實際設(shè)計過程中主要由FAN1117系列芯片實現(xiàn)可以5v到其他電壓的轉(zhuǎn)換。

2.2 ARM與DSP接口電路設(shè)計

本文中央微控制器采用集通公司生產(chǎn)的針對網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的SL3512，它采用ARM92OTARMThumb處理器構(gòu)建的16/32位RISC嵌入式處理器，處理器內(nèi)核是FA526，具有豐富的系統(tǒng)外設(shè)、應(yīng)用外設(shè)及標(biāo)準(zhǔn)的接口，為低功耗、低成本、高性能的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控提供了一個很好的解決方案。DSP芯片采用TI公司生產(chǎn)的TMS320C32，能工作在60MHz的時鐘頻率下，指令運行速度達到60 MFLOPS，是性價比很高的浮點處理器，有著廣泛的應(yīng)用。在此設(shè)計中主要完成視頻數(shù)據(jù)的H.264壓縮和視頻數(shù)據(jù)的智能處理，它通過PCI即外圍設(shè)備互聯(lián)總線接口與中心控制芯片進行連接。

2.3 時鐘模塊設(shè)計

SL3512芯片需要兩路時鐘輸入，一個是系統(tǒng)的RTC實時時鐘，另外一個是CPU工作所需要的系統(tǒng)時鐘。對于實時時鐘，外接一個32.768KHZ的標(biāo)準(zhǔn)晶振；對于系統(tǒng)時鐘，外接一個60MHZ的高精度晶體，經(jīng)3512內(nèi)部鎖相環(huán)倍頻后，為系統(tǒng)提供高達203MHz的工作頻率和48MHz的USB主/從口工作頻率。

3 軟件整體架構(gòu)設(shè)計

本終端基于linux操作系統(tǒng)做軟件研發(fā)，主要做了二部分的工作，PCI接口驅(qū)動程序開發(fā)，以及基于socket套接字的網(wǎng)絡(luò)程序開發(fā)。

3.1 PCI接口驅(qū)動程序的開發(fā)

Linux操作系統(tǒng)下驅(qū)動程序的開發(fā)原理主要是完成文件結(jié)構(gòu)體中幾個控制函數(shù)的編寫，在本終端中主要完成了對PCI接口讀寫操作和控制的函數(shù)，依次定義為DVS_PCI write（）、DVS_PCI read（）、DVS_PCI ioctl（）、DVS_PCI request_irq（）。函數(shù)DVS_PCI write（）主要完成控制器SL3512對DSP視頻數(shù)據(jù)的寫入操作。函數(shù)DVS_PCI read（）主要完成把SL3512的數(shù)據(jù)傳遞給視頻處理芯片DSP，完成讀操作。DVS_PCI ioctl（）函數(shù)主要完成對DSP芯片總線的控制和寄存器的配置等控制性的命令。DVS_PCI request_irq（）函數(shù)的編寫，主要來處理DSP芯片的各種中斷請求。

3.2 基于套接字的網(wǎng)絡(luò)程序開發(fā)

這一部分的實現(xiàn)是嵌入式視頻監(jiān)控終端實現(xiàn)傳輸?shù)暮苤匾囊徊糠?，主要原理是基于socket套接字來完成的。Linux操作系統(tǒng)提供了很多函數(shù)對套接字進行操作，因此網(wǎng)絡(luò)編程就是基于這些函數(shù)的，具體的實現(xiàn)流程如下圖1所示。

參考文獻

[1]郭鑫.應(yīng)用3G網(wǎng)絡(luò)的配變監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)[D].山東大學(xué)，2010.

[2]吳愛軍.用于智能交通管理的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D].中南大學(xué)，2010.endprint

摘要：在現(xiàn)代數(shù)字信號處理技術(shù)和人工智能技術(shù)的巨大推動下，目前的監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到了智能化的階段，基于這種應(yīng)用背景，對比當(dāng)前市場上智能終端的優(yōu)缺點，設(shè)計了一款基于ARM與DSP的嵌入式監(jiān)控終端，給出了系統(tǒng)的軟硬件架構(gòu)設(shè)計和具體的硬件電路。在組網(wǎng)選擇上，本終端采用目前主流的3G技術(shù)，完成了無線傳輸程序的開發(fā)與設(shè)計。此終端不僅能夠采集視頻數(shù)據(jù)進行無線傳輸，其中的DSP芯片還能對視頻中的數(shù)據(jù)進行智能分析，可以對所監(jiān)控的對象進行異常報警和事后取證，基本滿足了智能化的要求，并且所開發(fā)的智能算法可以無縫移植到其他系統(tǒng)中，對此類開發(fā)具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：人工智能 ARM DSP 智能終端 無縫移植

中圖分類號：TN911 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）08-0087-01

隨著人工智能和嵌入式技術(shù)的發(fā)展，在監(jiān)控領(lǐng)域出現(xiàn)了很多的監(jiān)控終端。比如以ARM為核心的監(jiān)控終端，以ARM加專用視頻處理芯片的監(jiān)控終端，這些監(jiān)控終端的出現(xiàn)大大促進了監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，但是這些終端都有著不可避免的缺點和不足。以ARM為中心的監(jiān)控終端雖然價格相對便宜一些，但是系統(tǒng)只能夠采集數(shù)據(jù)，在事先預(yù)警和事后取證方面都有些不足；以ARM加專用視頻處理芯片的方式做設(shè)計的終端雖然在一定程度上彌足預(yù)警和事后取證，但是專用芯片價格昂貴成本較高，加上報警算法都是集成的，可移植性極差，針對以上弊端，本文設(shè)計了以ARM與DSP為核心的智能終端，不僅能夠做到事先預(yù)警和事后取證，并且針對DSP開發(fā)的報警算法可以做到無縫移植。

1 系統(tǒng)的整體架構(gòu)設(shè)計

本文所設(shè)計的嵌入式視頻監(jiān)控終端主要由以下模塊組成：電源模塊、視頻采集DSP模塊、ARM中心控制模塊和無線傳輸模塊。視頻采集模塊主要完成模擬數(shù)據(jù)的采集，并且把模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，完成A/D轉(zhuǎn)換；視頻處理DSP模塊主要完成視頻數(shù)據(jù)的H.264編碼和視頻數(shù)據(jù)智能處理；ARM中心處理器對各個模塊進行控制，配置和協(xié)調(diào)，是整個系統(tǒng)的心臟，同時完成各種協(xié)議的封裝和預(yù)處理；無線傳輸模塊負責(zé)無線線路的構(gòu)建，傳輸和維護，將視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)揭蛱鼐W(wǎng)，同時接收監(jiān)控系統(tǒng)后臺傳來的控制指令。

2 ARM中心控制模塊以及外圍電路設(shè)計

2.1 電路模塊設(shè)計

電源是嵌入式視頻監(jiān)控終端設(shè)計中的重要組成部分，一個優(yōu)秀的電源模塊對可靠性和穩(wěn)定性要求是非常高的。本系統(tǒng)設(shè)計所需要的電壓有5v，3.3v，1.8V，2.5v四種。電源模塊主要由去耦電容系列、整流橋系列、三端穩(wěn)壓器系列、和非線性電源FAN1117系列組成。其中三端穩(wěn)壓器是固定電壓輸出的集成三端電壓穩(wěn)壓器；FAN1117是非線性差電壓調(diào)節(jié)器系列；去耦電容一般是采用鉭電容系列對電源進行濾波。本終端在實際設(shè)計過程中主要由FAN1117系列芯片實現(xiàn)可以5v到其他電壓的轉(zhuǎn)換。

2.2 ARM與DSP接口電路設(shè)計

本文中央微控制器采用集通公司生產(chǎn)的針對網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的SL3512，它采用ARM92OTARMThumb處理器構(gòu)建的16/32位RISC嵌入式處理器，處理器內(nèi)核是FA526，具有豐富的系統(tǒng)外設(shè)、應(yīng)用外設(shè)及標(biāo)準(zhǔn)的接口，為低功耗、低成本、高性能的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控提供了一個很好的解決方案。DSP芯片采用TI公司生產(chǎn)的TMS320C32，能工作在60MHz的時鐘頻率下，指令運行速度達到60 MFLOPS，是性價比很高的浮點處理器，有著廣泛的應(yīng)用。在此設(shè)計中主要完成視頻數(shù)據(jù)的H.264壓縮和視頻數(shù)據(jù)的智能處理，它通過PCI即外圍設(shè)備互聯(lián)總線接口與中心控制芯片進行連接。

2.3 時鐘模塊設(shè)計

SL3512芯片需要兩路時鐘輸入，一個是系統(tǒng)的RTC實時時鐘，另外一個是CPU工作所需要的系統(tǒng)時鐘。對于實時時鐘，外接一個32.768KHZ的標(biāo)準(zhǔn)晶振；對于系統(tǒng)時鐘，外接一個60MHZ的高精度晶體，經(jīng)3512內(nèi)部鎖相環(huán)倍頻后，為系統(tǒng)提供高達203MHz的工作頻率和48MHz的USB主/從口工作頻率。

3 軟件整體架構(gòu)設(shè)計

本終端基于linux操作系統(tǒng)做軟件研發(fā)，主要做了二部分的工作，PCI接口驅(qū)動程序開發(fā)，以及基于socket套接字的網(wǎng)絡(luò)程序開發(fā)。

3.1 PCI接口驅(qū)動程序的開發(fā)

Linux操作系統(tǒng)下驅(qū)動程序的開發(fā)原理主要是完成文件結(jié)構(gòu)體中幾個控制函數(shù)的編寫，在本終端中主要完成了對PCI接口讀寫操作和控制的函數(shù)，依次定義為DVS_PCI write（）、DVS_PCI read（）、DVS_PCI ioctl（）、DVS_PCI request_irq（）。函數(shù)DVS_PCI write（）主要完成控制器SL3512對DSP視頻數(shù)據(jù)的寫入操作。函數(shù)DVS_PCI read（）主要完成把SL3512的數(shù)據(jù)傳遞給視頻處理芯片DSP，完成讀操作。DVS_PCI ioctl（）函數(shù)主要完成對DSP芯片總線的控制和寄存器的配置等控制性的命令。DVS_PCI request_irq（）函數(shù)的編寫，主要來處理DSP芯片的各種中斷請求。

3.2 基于套接字的網(wǎng)絡(luò)程序開發(fā)

這一部分的實現(xiàn)是嵌入式視頻監(jiān)控終端實現(xiàn)傳輸?shù)暮苤匾囊徊糠?，主要原理是基于socket套接字來完成的。Linux操作系統(tǒng)提供了很多函數(shù)對套接字進行操作，因此網(wǎng)絡(luò)編程就是基于這些函數(shù)的，具體的實現(xiàn)流程如下圖1所示。

參考文獻

[1]郭鑫.應(yīng)用3G網(wǎng)絡(luò)的配變監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)[D].山東大學(xué)，2010.

[2]吳愛軍.用于智能交通管理的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D].中南大學(xué)，2010.endprint