DM365簡介

　　TMS320DM365 是TI 公司于2009 年3 月推出的針對高清視頻處理的高性價比DaVinci系列多媒體處理器，其內(nèi)部功能框圖如圖2.1 所示。作為一款高性能數(shù)字媒體SOC，它內(nèi)部集成的ARM 核為ARM926EJ-S，工作頻率最高可以達到300MHz。ARM 端有16 KB 指令高速緩存、8 KB 數(shù)據(jù)高速緩存、8 KB ROM 以及32 KB 程序/數(shù)據(jù)緩存。同時芯片內(nèi)部集成2 個視頻圖像協(xié)處理器引擎HDVICP 和MJCP，支持H.264、MPEG4、MPEG2、MJPEG、JPEG 和WMV9/VC1 格式編解碼，能夠以每秒30 幀的速度對高清（720P）視頻進行H.264編解碼。同時芯片內(nèi)部包含一個視頻處理子系統(tǒng)VPSS，由獨立的視頻處理前端VPFE（ISIF）和視頻處理后端VPBE 組成。其中，VPFE 提供靈活的視頻輸入接口，用于支持多種類型的CCD/CMOS 圖像傳感器［8］；VPBE 支持RGB/YUV 數(shù)字信號輸出和PAL/NTSC 制式的復合視頻信號輸出，用于支持多種類型的顯示設備［9］。TMS320DM365 同時支持豐富的外設接口，如USB 2.0、SDIO、SPI、HPI、EMIF、EMAC 和I2C 等。芯片采用338 腳的BGA封裝，間距0.65 mm，面積13 mm×13mm，功耗在400mW 左右。

DM365百科

　　TMS320DM365 是TI 公司于2009 年3 月推出的針對高清視頻處理的高性價比DaVinci系列多媒體處理器，其內(nèi)部功能框圖如圖2.1 所示。作為一款高性能數(shù)字媒體SOC，它內(nèi)部集成的ARM 核為ARM926EJ-S，工作頻率最高可以達到300MHz。ARM 端有16 KB 指令高速緩存、8 KB 數(shù)據(jù)高速緩存、8 KB ROM 以及32 KB 程序/數(shù)據(jù)緩存。同時芯片內(nèi)部集成2 個視頻圖像協(xié)處理器引擎HDVICP 和MJCP，支持H.264、MPEG4、MPEG2、MJPEG、JPEG 和WMV9/VC1 格式編解碼，能夠以每秒30 幀的速度對高清（720P）視頻進行H.264編解碼。同時芯片內(nèi)部包含一個視頻處理子系統(tǒng)VPSS，由獨立的視頻處理前端VPFE（ISIF）和視頻處理后端VPBE 組成。其中，VPFE 提供靈活的視頻輸入接口，用于支持多種類型的CCD/CMOS 圖像傳感器［8］；VPBE 支持RGB/YUV 數(shù)字信號輸出和PAL/NTSC 制式的復合視頻信號輸出，用于支持多種類型的顯示設備［9］。TMS320DM365 同時支持豐富的外設接口，如USB 2.0、SDIO、SPI、HPI、EMIF、EMAC 和I2C 等。芯片采用338 腳的BGA封裝，間距0.65 mm，面積13 mm×13mm，功耗在400mW 左右。

　　誰告訴我DM365和DM368有什么區(qū)別

　　DM365與DM368是pin to pin（即管腳兼容），DM368與DM365是芯片主頻不一樣，一個是300MHz/270MHZ，另一個是432MHZ，迅馳（北京）視訊它們有這兩個不同芯片完整解決方案與產(chǎn)品，您可以問問他們這些專家，他們是自己研發(fā)，對這個理解比較深。

　　基于DM365的便攜監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

　　隨著人們安全意識的日益提高，監(jiān)控設備的需求量也逐步增加，越來越多的場合需要使用嵌入式監(jiān)控設備來進行數(shù)據(jù)記錄和安全保障。采用嵌入式監(jiān)控設備，可以代替肉眼，實現(xiàn)全面、安全、穩(wěn)定的監(jiān)控。便攜嵌入式監(jiān)控設備屬于嵌入式監(jiān)控設備中特殊的一類，設備體積小、重量輕，具有隨身攜帶、工作快速、安全穩(wěn)定、長時間續(xù)航等特點。該設備多用于記錄執(zhí)法過程、突發(fā)交通事件等，以便得到及時、可靠的現(xiàn)場證據(jù)，既避免了傳統(tǒng)監(jiān)控設備難以隨身攜帶、具有監(jiān)控死角的問題，又避免了由于缺乏足夠的現(xiàn)場證據(jù)而出現(xiàn)誤判的情況。基于便攜嵌入式設備的特點，為其配備高效的通信技術可以增強設備的實際應用價值。因此，基于TMS320DM365的便攜監(jiān)控系統(tǒng)解決方案具有一定實際意義。

　　1 硬件設計

　　1.1 硬件設備概述

　　嵌入式設備具有基本的硬件體系，大致包括以下3類組成部件：

　?、俸诵牟考何⑻幚砥鳌r鐘電路。

　?、谥饕考捍鎯ζ骷?、測試通道器件、人機接口部件、通信接口部件。

　?、刍A部件：電源供電電路、電路監(jiān)控電路、復位電路、電磁兼容與干擾抑制EMC/EMI電路等。

　　便攜嵌入式監(jiān)控設備選擇硬件時，要考慮到處理核心的運算能力是否滿足高清音頻與視頻的采集、處理需求;存儲設備是否有足夠空間容納數(shù)據(jù)量較大的高清音頻、視頻數(shù)據(jù);通信設備能否實現(xiàn)數(shù)字信號的高速、穩(wěn)定、安全傳輸。滿足上述功能的同時，因為便攜嵌入式監(jiān)控設備的特殊性，要盡量選擇功耗較低的硬件設備，并且在滿足基本需求后，應對其他設備進行裁剪，例如顯示/打印設備、鍵盤輸入設備等。

　　1.2 硬件設備設計方案

　　德州儀器公司的TMS320DM365（以下簡稱DM365）具有較快的運算速度，在編碼時可以使用協(xié)處理器進行加速，且支持大容量存儲介質(zhì)等特點，在功能上足以滿足監(jiān)控設備的需求。同時，其外圍電路設計簡單，可以很大程度上縮小設備尺寸;處理核心為ARM內(nèi)核，功耗相對較低;內(nèi)存使用低功耗和小體積的mDDR作為內(nèi)存模塊;選用Micro SD卡作為存儲設備，用其代替NAND Flash來存儲系統(tǒng)及應用程序;通信使用USB接口和WiFi模塊;視頻采集使用APTINA公司的AR0330模塊。硬件設計框圖如圖1所示。

　　2 軟件設計

　　2.1 軟件架構設計

　　Linux系統(tǒng)是一種基于硬件設備的類Unix操作系統(tǒng)，包含硬件驅(qū)動、電源管理、文件系統(tǒng)以及線程管理等模塊，提供基本的系統(tǒng)調(diào)用。Linux提供符合POSIX標準的C/C++運行庫，基于DM365硬件設備，需要使用UBL和Uboot來引導啟動Linux系統(tǒng)，應用軟件基于此系統(tǒng)設計。系統(tǒng)結構圖如圖2所示。

　　便攜監(jiān)控系統(tǒng)應用軟件建立在基本Linux系統(tǒng)上，包括主線程以及4個主要子線程，分別用于視頻處理、音頻處理、通信管理以及設備管理。軟件運行的流程圖如圖3所示。

　　2.2 音頻/視頻采集、編碼與存儲設計

　　音頻使用DM365處理器自帶的音頻采集方式，編碼采用AAC壓縮方式，使用了全新的算法進行編碼，具有更高的性價比。利用AAC格式，可使聲音質(zhì)量沒有明顯降低的前提下，體積更小。在軟件實現(xiàn)過程中，使用TI公司結合Linux系統(tǒng)設計的API函數(shù);使用DRV_audioOpen（）與DRV_audioRead（）函數(shù)實現(xiàn)音頻硬件的初始化與讀入數(shù)據(jù);使用ALG_ audEncRun（）函數(shù)進行音頻的AAC編碼，并編寫程序，實現(xiàn)編碼后的數(shù)據(jù)存儲。在上述過程中，需要對API函數(shù)進行參數(shù)配置。處理流程如圖4所示。

　　視頻的采集是通過I2C接口的圖像傳感器AR0330讀入視頻流信息，經(jīng)過片載ISP進行自動白平衡，每次讀入1幀圖像，然后進行圖像編碼并保存。視頻編碼采用JPEG方式，封裝為.jpg圖片文件進行存儲。使用DRV_captureStart（）函數(shù)實現(xiàn)攝像頭的初始化操作;調(diào)用ALG_aewbRun（）函數(shù)進行自動曝光與自動白平衡;使用DRV_ipipeGetRszBuf（）函數(shù)讀入1幀圖像;將數(shù)據(jù)傳入SnapshotFrameDataEx（）函數(shù)，進行JPEG編碼。程序會啟動存儲線程將編碼后的文件保存在存儲設備中，然后啟動上傳線程，將圖像上傳至客戶端。視頻處理序列圖如圖5所示。

　　2.3 通信方案設計

　　本方案使用基于WiFi技術的無線傳輸方式作為基礎媒介，利用軟件實現(xiàn)基于TCP/IP協(xié)議的Socket傳輸策略，在保證傳輸速度的同時，也保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和安全性。實現(xiàn)無線網(wǎng)絡接入點（AP）的架設，使其他設備（諸如計算機、手機、平板電腦等）可以通過WPA2加密方式連接到便攜監(jiān)控設備，在保證足夠安全性的同時實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換。

　　在實現(xiàn)AP的架設后，通過軟件實現(xiàn)Socket服務器，保證傳輸功能的完整實現(xiàn)。建立連接以后，使用單獨的線程完成監(jiān)控設備與客戶端設備的數(shù)據(jù)通信。

　　在該線程中，實現(xiàn)實時監(jiān)控數(shù)據(jù)的上傳與接收客戶端發(fā)來的控制指令并執(zhí)行的功能。通信線程序列圖如圖6所示。

　　2.4 系統(tǒng)運行方案設計

　　在監(jiān)控系統(tǒng)運行過程中，微處理器、存儲設備以及其他必要電路必須保持時刻供電狀態(tài)，其他設備則可以依據(jù)使用情況進行電源通斷的管理。因此，為了更好地控制功耗，需要在軟件上對視頻采集設備和通信設備進行電源管理。

　　對于視頻采集設備而言，在便攜監(jiān)控設備運行過程中使用每秒拍照3次的運行方式，既可以保證監(jiān)控的連續(xù)性，又可以控制視頻采集設備以及圖像編碼器的功耗。在需要進行拍照時，啟動視頻采集設備和圖像編碼加速器，進行圖像采集與編碼。當3次拍照結束后，暫停視頻采集設備，并關閉圖像編碼加速器的電源。本設計的圖像采集速度為30 fps，因此以上過程可以使得系統(tǒng)90%的時間處于低功耗狀態(tài)，從而在很大程度上降低了系統(tǒng)的平均功耗。

　　對于通信設備而言，使用WiFi模塊進行數(shù)據(jù)通信。在系統(tǒng)不需要對外發(fā)送數(shù)據(jù)時，通過軟件使WiFi設備的驅(qū)動處于卸載狀態(tài)，此時WiFi設備的功耗很低。當需要進行數(shù)據(jù)通信時，加載WiFi設備的驅(qū)動以實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。傳輸完畢后，可關閉WiFi功能，卸載驅(qū)動，使WiFi設備恢復到低功耗狀態(tài)。

　　2.5 Android手機端方案設計

　　本文使用基于Android系統(tǒng)的手機軟件作為客戶端軟件，其與便攜監(jiān)控系統(tǒng)進行通信，實現(xiàn)監(jiān)控畫面的實時顯示與存儲，并對其進行控制。因此需要對Socket通信、圖片顯示與存儲、本地文件寫入與讀取以及界面繪制、線程操作等進行設計。實現(xiàn)的具體功能有：①通過IP地址與端口號連接便攜監(jiān)控設備上的服務器;②接收并實時顯示監(jiān)控畫面，可選擇本地存儲收到的圖片;③對服務器的AP參數(shù)、系統(tǒng)時間進行配置，并保存配置信息;④控制監(jiān)控系統(tǒng)對監(jiān)控畫面的存儲，查詢可用空間，格式化監(jiān)控系統(tǒng)的存儲區(qū)域。

　　客戶端軟件與便攜監(jiān)控設備上的服務器通過Socket進行通信，并實現(xiàn)上述功能，因此需要建立簡單的通信協(xié)議。對于不同操作定義不同命令控制字，命令控制字占用4個字節(jié)。服務器接收到命令控制字后，對其合法性進行判斷，并根據(jù)預設的對應功能進行執(zhí)行?？蛻舳送ㄟ^接收并判斷服務器端返回的命令控制字來進行下一步操作。

　　結語

　　設計并實現(xiàn)了便攜監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設備，并對軟件方案進行了測試。實驗結果表明，本文提出的基于DM365的便攜監(jiān)控系統(tǒng)解決方案可以有效減小硬件體積，并降低功耗。通過與其他便攜設備的交互，提高了設備的靈活性與可用件。