基于DM642的視音頻采集器的設(shè)計(jì)

地理信息系統(tǒng)( GIS)、全球定位系統(tǒng)( GPS)的廣泛應(yīng)用使人們享受到了基于位置服務(wù)所帶來(lái)的諸多便利。傳統(tǒng)GIS 是以地圖為可視化主要手段， 然而人類(lèi)獲取信息的70%來(lái)自于視覺(jué)， 因此將地理位置信息和視頻信息有機(jī)結(jié)合可以極好的豐富G IS的內(nèi)容， 產(chǎn)生許多新的應(yīng)用。比如微軟的Windows Local Live、影像城市武漢等網(wǎng)站都相繼推出了實(shí)景地圖， 讓人們?cè)?a href="http://www.socialnewsupdate.com/v/tag/1722/" target="_blank">網(wǎng)絡(luò)上能直觀、全面和便捷的了解各個(gè)城市。GPS信息和視頻信息的結(jié)合， 還有利于對(duì)地理信息系統(tǒng)進(jìn)行3D 建模， 如日本巖根研究所推出的3DV ideoG IS軟件， 通過(guò)陸地上以及空中拍攝的具有定位信息的全景視頻圖像， 可以自動(dòng)生成相應(yīng)的高逼真的3D 場(chǎng)景模型。

　　為了針對(duì)以上這些應(yīng)用需求， 本文中提出了一種一體化的視頻、音頻和定位信息的數(shù)據(jù)采集傳輸器。

　　本采集器不僅可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)直播的方式提供一個(gè)更自然、更真實(shí)、更及時(shí)的地理信息系統(tǒng)環(huán)境， 采集數(shù)據(jù)能為實(shí)景地圖和3D 場(chǎng)景地圖的構(gòu)建提供素材， 還可以實(shí)現(xiàn)基于定位信息的視音頻數(shù)據(jù)的分割和檢索。

　　1? 系統(tǒng)整體方案

　　為了實(shí)現(xiàn)采集器的高質(zhì)量定位視音頻壓縮采集、實(shí)時(shí)的定位視音頻傳輸， 以及低功耗以便攜等要求， 系統(tǒng)中采用了T I公司的TMS320DM642作為了采集器的主控芯片。DM642 是TI公司推出的一款專(zhuān)門(mén)面向多媒體應(yīng)用的TMS320C6000 家族中性能最高的定點(diǎn)DSP， 具有8路并行的運(yùn)算器、3個(gè)視頻專(zhuān)用和2個(gè)音頻復(fù)用接口， 集成10 /100Mbit / s以太網(wǎng)MAC。該芯片具有的這些優(yōu)點(diǎn)非常適合視音頻信息的采集、壓縮和傳輸。

　　圖1為采集器的硬件框圖。GPS定位數(shù)據(jù)通過(guò)串口由TL16C752B 讀入; 音頻信號(hào)由TLV320A IC23B以8 kH z， 16bit量化采樣; 視頻信號(hào)通過(guò)TVP5150采集。進(jìn)入DM642 的定位數(shù)據(jù)一路通過(guò)低碼率的H 264視頻編碼后與G. 723的音頻編碼信號(hào)同步合成后， 通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器， 另一路采用高碼率編碼后存儲(chǔ)到2. 5寸硬盤(pán)。

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圖1? 采集器硬件框圖

　　2? 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　2. 1? 視頻信號(hào)的采集

　　視頻信號(hào)的采集如圖2 所示， SCLK 為時(shí)鐘，GPCL為使能信號(hào)， Yout為8位BT. 656信號(hào)。系統(tǒng)中將DM642的VP0配置為VP0A + McASP模式， 其中VP0A 配置為8位BT. 656視頻輸入， 用來(lái)接一路視頻輸入。TVP5150PBS是一款高性能的視頻編碼器， 它將視頻信號(hào)模擬攝像頭輸出的NTSC /PAL模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字色差信號(hào)( YUV4: 2: 2)， 輸出格式為ITU-R BT. 656。

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圖2? 視頻采集硬件框圖。

　　2. 2? 音頻信號(hào)的采集

　　圖3為音頻輸入框圖， BCLK 為位時(shí)鐘， LRC IN和LRCOUT分別為幀同步輸入、輸出， D IN 和DOU分別為音頻輸入、輸出。McASP同時(shí)接入4路音頻輸入和輸出， 系統(tǒng)中將McASP設(shè)置為突發(fā)幀同步模式。TLC320A IC23B 為音頻編碼器件， 支持麥克風(fēng)、立體聲輸入和立體聲輸出， 根據(jù)G. 723 編碼的要求， 話筒輸入的電信號(hào)通過(guò)TLC320A IC23B進(jìn)行8 K采樣， 16比特量化。TLC320A IC23B 采用DSP模式與M cASP交換數(shù)據(jù)。

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圖3? 音頻采集硬件框圖。

　　2. 3? GPS信號(hào)的采集

　　圖4為GPS信號(hào)采集框圖， TX 和RX分別是串行數(shù)據(jù)發(fā)、收信號(hào)。TL16C752B 采用8位異步步行存儲(chǔ)器接口， 支持的波特率最高可達(dá)到1 Mbyte / s，與DM642的外部存儲(chǔ)器EM IFA 連接， 地址A 2 A0用于對(duì)TL16C752B 的8 個(gè)寄存器尋址。MAX3160是多協(xié)議收發(fā)器， 可以將串口接口電平配置為RS232 /RS422 /RS485 等多種接口電平標(biāo)準(zhǔn)。GPS采集模塊采用Ho lux M - 89， 它的靈敏度為159 dBm， 支援NMEA0183數(shù)據(jù)通訊協(xié)定， 其定位精度小于3 m， 高于S iRF芯片， 因此除了能很好完成高速移動(dòng)定位， 更適合做步行等低速定位。

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圖4? GPS采集硬件框圖。

　　2. 4? 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸

　　網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸連接圖如圖5所示。DM642的網(wǎng)絡(luò)接口是與PCI、HPI復(fù)用的， 系統(tǒng)中通過(guò)PCI總線的B3和B10配置為HPI16+ 以太網(wǎng)接口。以太網(wǎng)接口由EMAC(網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通路)和MD IO( EMAC的狀態(tài)和控制接口)兩部分組成。系統(tǒng)中采用Broadcom 公司的BCM5221作為10 /100M 以太網(wǎng)的收發(fā)器(物理層)。

　　為實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸， 采用了3G路由器和無(wú)線網(wǎng)卡通過(guò)EVDO 網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)。3G 路由器采用Tenda 的3G611R， 該路由器兼容EVDO、HSPA、TD HSDPA三種3G網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線網(wǎng)卡采用中興的AC2746， 該卡支持下行3. 1Mb it / s， 上行1. 8Mbit / s速率。

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圖5? 網(wǎng)絡(luò)傳輸硬件框圖