□ 文/高靜遲 蘇濤

概述

可視對(duì)講分機(jī)是安裝在室內(nèi)的對(duì)講終端。主要負(fù)責(zé)用戶呼叫對(duì)講、監(jiān)視、開鎖、防盜報(bào)警等任務(wù)。隨著人民生活水平的不斷提高，人們對(duì)室內(nèi)分機(jī)的功能要求越來越高，舊的帶OSD菜單的分機(jī)，已不能滿足人們的需求，帶有UI界面設(shè)計(jì)，外觀美觀、操作方便的室內(nèi)分機(jī)越來越受大眾的歡迎；同時(shí)“智慧城市”概念的提出，人們也越來越重視視頻監(jiān)控在室內(nèi)分機(jī)的應(yīng)用。

本文提出基于T582DB帶視頻拍錄的可視對(duì)講分機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)，滿足現(xiàn)代可視對(duì)講對(duì)安全、美觀、經(jīng)濟(jì)的需求。

基于T582DB帶視頻拍錄的可視對(duì)講分機(jī)

本分機(jī)以模塊化的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，軟件結(jié)構(gòu)由串口通信模塊、電容觸摸屏模塊、聲音模塊、UI顯示模塊、錄影模塊、存儲(chǔ)模塊組成，MCU與T582之間用串口進(jìn)行通信。如圖一所示：

顯示部分采用宏芯公司的T582DB帶視頻拍錄功能的芯片。該芯片具有低成本、低功耗、功能全、易于開發(fā)等特點(diǎn)。T582DB具有單芯片可支持拍照、錄音、錄影、和弦鈴聲等功能，支持真彩圖形化UI，類似數(shù)字對(duì)講界面。極大的滿足目前樓宇對(duì)講系統(tǒng)當(dāng)中普通分機(jī)的功能需求。本系統(tǒng)利用其帶視頻拍錄的功能特點(diǎn)，進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)。

▲圖1 可視對(duì)講分機(jī)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

T582DB帶視頻拍錄的可視對(duì)講分機(jī)硬件設(shè)計(jì)

主控MCU硬件模塊

主控MCU選用STM8作為主控制芯片，通過編程來實(shí)現(xiàn)對(duì)外部信號(hào)的接受和發(fā)送、聲音處理電路及功放的控制、電容觸摸信號(hào)的處理及電源模塊的控制和對(duì)T582通信發(fā)送相應(yīng)的操作指令。單片機(jī)接受外部信號(hào)和用戶的操作指令按照其通信協(xié)議轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的二進(jìn)制碼通過uart與T582通信，實(shí)現(xiàn)分機(jī)的一些基本功能如呼叫，監(jiān)視和開鎖及相應(yīng)信息查詢，拍照，錄音錄影及播放錄音錄影，查看照片等功能。

音視頻驅(qū)動(dòng)模塊

該模塊采用的是宏芯公司的T582DB，該芯片具有拍照、錄音、錄影和播放錄音錄影等功能，其處理過程如圖2所示，包含T582DB的信號(hào)輸入，內(nèi)部處理，信號(hào)輸出及T582DB外圍存儲(chǔ)部分電路。

▲圖2：T582DB內(nèi)部結(jié)構(gòu)

信號(hào)輸入部分：支持4路NTSC/PAL視頻cvbs輸入信號(hào)，COMS模數(shù)攝像頭、音頻輸入及外掛觸摸屏。

內(nèi)部信號(hào)處理部分：音視頻的拍照錄影錄音及其自定義和鉉鈴。

輸出信號(hào)部分：輸出音視頻信號(hào)，驅(qū)動(dòng)8-bit serial RGB數(shù)字屏和TTL接口(RGB666/RGB888)的屏，用于監(jiān)視和播放錄音錄影及照片。

T582DB外圍存儲(chǔ)電路：1bit&4bit NOR Flash用于存儲(chǔ)軟件代碼和UI界面圖及和弦鈴、錄音、照片，SD/MMC/TFcard 用來存儲(chǔ)占用空間較大的錄影的AVI文件和拍照的照片。

視頻模塊電路

對(duì)于視頻模塊主要由視頻信號(hào)輸入，T582DB負(fù)責(zé)視頻信號(hào)處理及驅(qū)屏顯示。

視頻信號(hào)輸入：

T582DB支持4選1模擬視頻輸入的處理方式，支持信號(hào)幅度范圍為0.3～1.8V，4只視頻輸入信號(hào)通過寄存器P0_01[1∶0]選擇即00-11分別選擇VINA-VIND。其電路如圖3所示，視頻輸入首先經(jīng)過由C517、L500、C519形成的π型濾波網(wǎng)絡(luò)，減少長線的干擾，0.68uF的耦合電容，接著是300R的電阻，主要用于增強(qiáng)抗靜電能力，最后在輸入T582DB之前加有V511和C523保護(hù)電路，增強(qiáng)T582DB的防護(hù)能力。

▲圖3：視頻信號(hào)輸入模塊

驅(qū)屏顯示：

模擬視頻信號(hào)輸入通過T582DB轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)可直接驅(qū)動(dòng)TTL接口（RGB）的7寸數(shù)字屏，其7寸屏背光電路如圖4所示，BIT3252A是電流型背光驅(qū)動(dòng)芯片，第二個(gè)引腳為使能腳，高電平有效，由T582控制LED_POWER，從而控制其背光，4、5腳為檢測保護(hù)腳。

▲圖4：屏驅(qū)顯示模塊

音頻模塊電路

T582音頻輸入用于分機(jī)的留言功能，其應(yīng)用主要是針對(duì)MIC語音輸入，其支持幅度范圍為0-2伏，由于MIC輸出信號(hào)幅度很小，增加一個(gè)由R112、R75、R115、C114及V30三極管放大電路，其AUDIO_IN為音頻留言功能輸入接口。如圖5所示。

▲圖5 音頻模塊

T582 音頻輸出主要包含錄音播放和和鉉鈴，其后需要串接100R的電阻及并接100K電阻和20P的電容到底，用于消除低噪干擾，再經(jīng)過386放大電路輸出到喇叭，如圖6所示。

▲圖6 音頻放大電路

電容觸摸屏模塊設(shè)計(jì)

該模塊使用的是興為公司的觸摸屏來實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶觸摸動(dòng)作的識(shí)別。該方案具有模塊化、接口簡單、易于開發(fā)等特點(diǎn)。

在接口方面電容屏與單片機(jī)之間采用的是常用的I2C方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

單片機(jī)與T582DB間的傳輸模塊

T582DB是MIPS內(nèi)核的，而非51內(nèi)核，不能停掉內(nèi)部MCU，同時(shí)加外部控制，其運(yùn)行頻率可達(dá)兩百多兆，不能僅僅通過I2C控制其運(yùn)行，因此該模塊采用的是串口通信的方式，實(shí)現(xiàn)兩者的通信。

本方案采用單片機(jī)普通IO進(jìn)行模擬串口，EXT_UART_TX和EXT_UART_RX連接T582串口，AFC_TX和AFC_RX連接單片機(jī)串口。串口通信電路如圖7所示，T582同外部通信需加三級(jí)管隔離以防由于串電干擾造成SD不能正常工作。

▲圖7 串口通信模塊

T582DB帶視頻拍錄的可視對(duì)講分機(jī)的軟件設(shè)計(jì)

主控MCU模塊軟件設(shè)計(jì)

軟件系統(tǒng)主要采用前后臺(tái)系統(tǒng)，單線程循環(huán)模式。定時(shí)器模擬出不同的時(shí)間片處理函數(shù)，模塊化的程序結(jié)構(gòu)會(huì)根據(jù)不同的狀態(tài)變量切換到相應(yīng)的處理模塊；串口數(shù)據(jù)接口部分采用串口中斷方式接收一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù), 當(dāng)接收完一幀數(shù)據(jù)并校驗(yàn)后，返回收到命令字，數(shù)據(jù)處理模塊作對(duì)應(yīng)處理。

STM8105S6主芯片軟件設(shè)計(jì)流程圖，如圖8所示：

▲圖8 STM8105S6主芯片軟件設(shè)計(jì)流程圖

▲圖9 T582DB系統(tǒng)框圖

T582DB模塊

T582DB模塊主要負(fù)責(zé)顯示UI界面、視頻顯示、視頻拍錄、語音留言、播放和弦鈴聲等。該模塊在接收到MCU發(fā)過來的串口信息后，根據(jù)命令進(jìn)行相應(yīng)的操作。

T582DB系統(tǒng)框圖如圖9所示。

UI處理模塊

UI處理模塊的主要任務(wù)是顯示用戶界面。通過串口接收模塊，接收UI顯示任務(wù)，進(jìn)入U(xiǎn)I顯示線程，在該線程中，不斷的掃描接收是否有切換動(dòng)作，并執(zhí)行改動(dòng)作的任務(wù)。

該模塊最多可設(shè)置4層UI，從上到下依次為OSD2 layer、sprite layer、SPIOSD layer、Video layer，分別代表字符、按鍵圖標(biāo)、底圖、視頻。

本方案中整個(gè)人機(jī)交互界面，主要包括開機(jī)界面、呼叫界面、監(jiān)視界面、設(shè)置界面、查詢界面。通過tw_page_handler(unsigned char id, TW_EVENT* event)接口函數(shù)，來負(fù)責(zé)顯示各個(gè)動(dòng)作間相應(yīng)的UI，id表示不同的界面ID號(hào)，event表示函數(shù)的動(dòng)作：

ID號(hào)主要有：

ID_PAGE_LOGO,//開機(jī)界面

ID_PAGE_HOME_MENU,//主界面

ID_PAGE_MONITER_MENU, //監(jiān)視界面

ID_PAGE_CALL_MENU,//呼叫界面

ID_PAGE_SETTING_MENU,//設(shè)置界面

ID_PAGE_CHECK_MENU,//查詢界面

視頻拍錄模塊

視頻拍錄模塊的架構(gòu)圖如圖10所示：

主要的分工為Task負(fù)責(zé)管理檔案，而Codec只編解碼單一檔案。無論是Codec層或Task層都是通過接受UI Event來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。

▲ 圖10：視頻拍錄模塊架構(gòu)圖

視頻模塊主要分為兩部分工作，任務(wù)層獲取UI相應(yīng)的動(dòng)作指令，編解碼執(zhí)行層根據(jù)動(dòng)作指令進(jìn)行相關(guān)的編解碼工作。具體如下，任務(wù)層循環(huán)等待UI動(dòng)作命令，當(dāng)接收到UI指令時(shí)，開始相關(guān)控件的初始化，并通過協(xié)定好的命令管道通知編解碼器，編解碼器收到命令后進(jìn)行分析，打開相應(yīng)的CVBS通道，并將視頻信號(hào)傳送到顯示屏，此時(shí)顯示屏顯示該通道的模擬視頻信號(hào)，開始錄影同時(shí)存儲(chǔ)該視頻信號(hào)，并一直執(zhí)行該命令，直到接收到結(jié)束命令，退出編解碼執(zhí)行層回到任務(wù)層。其流程圖如圖11所示：

▲圖11：視頻模塊任務(wù)層編解碼層分工圖

結(jié)束語

本系統(tǒng)以STM8105S6為核心，通過串口協(xié)議對(duì)音視頻解碼芯片T582DB進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)視頻拍錄、UI界面顯示的功能；并通過四線制傳輸?shù)姆绞剑瑢⒁粢曨l傳送給對(duì)講系統(tǒng)中的門口機(jī)、室內(nèi)分機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)可視樓宇對(duì)講的功能。該方案具有界面優(yōu)美、布線簡單、成本低廉、安全可靠等特點(diǎn)，在現(xiàn)代樓宇對(duì)講方案中，具有很高的實(shí)用價(jià)值。