基于ARM+DSP架构的嵌入式数字硬盘录像机主机系统设计
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・பைடு நூலகம்
数 字技 术 ・
基于Ａ Ｍ Ｄ Ｐ Ｒ ＋ Ｓ 架构 的嵌入式数字 硬盘录像机主机 系统设计
陈 忠 泽 邓 贤 君
（ 华 大 学 电 气 工 程 学 院 湖南衡 阳 ４ １ ０ ） 南 ２ ０ １
【 摘 要 ］ 过 对 目 前 数 字 视 频 监 控 用 的 数 字 硬 盘 录 像 机 的 现 状 和 发 展 趋 势 分 析 ， 结 合 当 前 图 像 处 理 、 网 络 嵌 入 式 技 术 的 发 展 ， 通 本 文 提 出 并 详 细 论 述 了 基 于 ＡＲＭ ＋ＤＳ 架 构 的 嵌 入 式 数 字 硬 盘 录 像 机 的 设 计 方 案 。 Ｐ
的设计。
２网络数字录像机 主机 系统 总体方案 的 模 拟 音 频 信 号 经 过 音 频 编 解 码 器 模 ／数
要 求 系 统 实 时 处 理 １６ 路 复 合 视 频 （ ＰＡＬ／ ＮＴＳ 和 １ 路 音 频 输 入 ， 处 理 包 Ｃ） ６ 在 其 后 放 置 Ｒ Ｃ 滤 波 器 。 放 大 器 和 电 阻 在 带 宽范 围内都 有噪 声 ，因此 ，带 宽越大 ，输 出噪 声 越 大 ，倍 噪 比 （ ＳＮＲ） 低 。 图 ３所 越 示 的 是 在 具 有 相 同 配 置 的 电 路 中 使 用 具 有 不 同 带 宽 的 放 大器 时 ，放 大器 带宽 与 噪 声 之 间 的 关 系 。为 限 制 附加 的噪 声 ，带 宽应 该尽可能 的窄。 在 传 感 器 之 后 使 用 ＲＣ 滤 波 器 来 限 制 带 宽 。 如 图 ４ 所 示 ， 放 大 器 带 宽 为 ３ ０ Ｈｚ，输 入 噪 声 电 压 频 谱 密 度 为 ｌ ｎ ０Ｍ Ｏ Ｖ／
［ 关键词 】 字硬盘 录像机 视频 监控 ＡＲＭ ＤＳ 数 Ｐ ［ 中图分类号］ ＴＮ９ ２ 【 文献 标识码】 Ａ
【 文章编号】０ ７ ４ ６ （ ０ ０ ６ ０ ６ ２ １ ０ －９ １ ２ １ ）０ －０ ３ －０
１ 引 言
数字硬 盘录像机 （ ＤＶＲ：Ｄ ｇ ｔｌ ｄ ｏ ｉ ｉａ Ｖｉｅ Ｒｅ Ｏｒ ｅ ） 是 视 频 监 控 系 统 中 重 要 的 设 Ｃ ｄｒ
一
“ ＡＲＭ＋ＤＳ ”双 核架构 模 式。主 Ｃ Ｕ选 用 Ｐ Ｐ 三 星 半 导 体 的 ＡＲＭ 处 理 器 Ｓ Ｃ２ ｌ Ａ［ ３ ５ ０ ４， Ｊ 从 ＣＰ Ｕ选 用美 国德 州仪 器 （ ）的 多媒体 ＴＩ
处 理 芯 片 ＴＭＳ ２ ＤＭ６ ８ 。 主 从 ＣＰ 之 间 ３０ ４ｔ Ｕ
（） Ｃ ２从 ＰＵ通 过 Ｉ Ｃ 口对 系 统 中的视 频 ２
解 码 芯 片 进 行 控 制 ， 将 从 摄 像 头 采 集 到 的 模 拟 视 频 信 号 转 换 为 数 字 视 频 信 号 ， 送 入 ＤＭ６ ８的视 频 通道 （ ４ ＶＰ端 口 同步 采 集到
③视 音频预 览 、回放模块 ；④其 它模 块 （ 电 源 、存 储器扩 展 、网络传 输 、逻 辑控制 等 ） 。 这 里主 要 介 绍 主 控 制 模块 和 视 频 处 理 模块
程 监 控 以 及 录 像 等 。 根 据 系 统 要 求 的 技 术 指标 ，本 文 设计 的 １ ６路 嵌 入 式 ＤＶＲ 主 机 系 统 硬 件 部 分 采 用 了 主 从 式 的
备 ，用 于 替 代 早期 的长 延 时 录 像机 或者 磁 带录 像机 【 ｌ 】 。现 有的数 字硬盘 录 像机 分 为 基 于 ＰＣ 的 硬 盘 录 像 机 和 嵌 入 式 硬 盘 录 像 机 ， 基 于 ＰＣ机 类 型 的 ＤＶＲ， 一 般 将 工 控 机 作 为 主 机 应 用 平 台 ， 加 装 一 片 或 多 片 视 频 采 集 或 视 频 采 集 压 缩 卡 ，编 制 专 门 软 件 进 行 影 像压 缩 并执 行 影 像 编 辑 功能 ，成 为 套 完 整 系 统 。 嵌 入 式 硬 盘 录 像 机 使 用 嵌 入 式 ＣＰＵ及 嵌 入 式 操 作 系 统 ， 图 像 压 缩 及 解 压 回放 大 多 是 通 过 专 用 芯 片 来 完 成 的 ， 嵌 入 式 操 作 系 统 完 成 对 整 机 的 控 制 与 管 理 。 目前 ， 市 场 对 嵌 入 式 数 字 硬 盘 录 像 机 的 需 求 非 常 旺 盛 ， 基 于 这 种 应 用 背 景 ， 本 文 提 出 了 基 于 ＡＲＭ ＋ＤＳ Ｐ架 构 的 嵌 入 式 硬 盘录像机的设计思路和实现方案 。
括 音 ／ 视 频 的 实 时 编 解 码 和 存 储 等 ， 经 过
适 当 处 理 后 的 音 ／ 视 频 用 以 实 现 本 地 ／ 远
（） ６ ８将 接 收 到 的 数 字 视 频 信 号 和 ３ＤＭ ４ 数 字 音 频 信 号 数 据 分 别 进 行 压 缩 ， 再 把 压 缩 视 频 流 和 压 缩 音 频 流 进 行 同 步 复 合 ， 产 生 Ｈ ． ６ 视 频 复 合 流 ，再 通 过 ＰＣ 总 线 上 ２４ Ｉ
传 给主 ＣＰ Ｕ，主 ＣＰ Ｕ将 从 ＰＣＩ 口收到 的 接 数 据 以 文件 的格 式 存 储 到 本 地 硬盘 ，供 日 后 调 用 ； 同 步 将 复 合 数 据 流 传 送 给 图 像 预
览芯片进行显 示。
３主机 系统的各主要功能模块设计
整 个 数 字硬 盘 录 像 主机 （ 图 ｌ所示 ） 如
根 据 功 能 可 以 划 分 以 下 几 大 核 心 模 块 ： ① 主 控 制 模 块 ； ②视 音 频 采 集 、压 缩 模 块 ；
通 过 ＰＣＩ总 线 进 行 通 讯 。 整 个 系 统 的 工 作
流程 设 计 如 下 ：
（） １系统 上 电或 复位 后 ，主 Ｃ Ｕ ３ ２ １Ａ Ｐ Ｓ Ｃ ５０ 从 Ｆｌｓ ａ ｈ加 载 程 序 ， 完 成 对 芯 片 的 初 始 化 和 外 围硬 件 的 配 置 ；
数 字技 术 ・
基于Ａ Ｍ Ｄ Ｐ Ｒ ＋ Ｓ 架构 的嵌入式数字 硬盘录像机主机 系统设计
陈 忠 泽 邓 贤 君
（ 华 大 学 电 气 工 程 学 院 湖南衡 阳 ４ １ ０ ） 南 ２ ０ １
【 摘 要 ］ 过 对 目 前 数 字 视 频 监 控 用 的 数 字 硬 盘 录 像 机 的 现 状 和 发 展 趋 势 分 析 ， 结 合 当 前 图 像 处 理 、 网 络 嵌 入 式 技 术 的 发 展 ， 通 本 文 提 出 并 详 细 论 述 了 基 于 ＡＲＭ ＋ＤＳ 架 构 的 嵌 入 式 数 字 硬 盘 录 像 机 的 设 计 方 案 。 Ｐ
的设计。
２网络数字录像机 主机 系统 总体方案 的 模 拟 音 频 信 号 经 过 音 频 编 解 码 器 模 ／数
要 求 系 统 实 时 处 理 １６ 路 复 合 视 频 （ ＰＡＬ／ ＮＴＳ 和 １ 路 音 频 输 入 ， 处 理 包 Ｃ） ６ 在 其 后 放 置 Ｒ Ｃ 滤 波 器 。 放 大 器 和 电 阻 在 带 宽范 围内都 有噪 声 ，因此 ，带 宽越大 ，输 出噪 声 越 大 ，倍 噪 比 （ ＳＮＲ） 低 。 图 ３所 越 示 的 是 在 具 有 相 同 配 置 的 电 路 中 使 用 具 有 不 同 带 宽 的 放 大器 时 ，放 大器 带宽 与 噪 声 之 间 的 关 系 。为 限 制 附加 的噪 声 ，带 宽应 该尽可能 的窄。 在 传 感 器 之 后 使 用 ＲＣ 滤 波 器 来 限 制 带 宽 。 如 图 ４ 所 示 ， 放 大 器 带 宽 为 ３ ０ Ｈｚ，输 入 噪 声 电 压 频 谱 密 度 为 ｌ ｎ ０Ｍ Ｏ Ｖ／
［ 关键词 】 字硬盘 录像机 视频 监控 ＡＲＭ ＤＳ 数 Ｐ ［ 中图分类号］ ＴＮ９ ２ 【 文献 标识码】 Ａ
【 文章编号】０ ７ ４ ６ （ ０ ０ ６ ０ ６ ２ １ ０ －９ １ ２ １ ）０ －０ ３ －０
１ 引 言
数字硬 盘录像机 （ ＤＶＲ：Ｄ ｇ ｔｌ ｄ ｏ ｉ ｉａ Ｖｉｅ Ｒｅ Ｏｒ ｅ ） 是 视 频 监 控 系 统 中 重 要 的 设 Ｃ ｄｒ
一
“ ＡＲＭ＋ＤＳ ”双 核架构 模 式。主 Ｃ Ｕ选 用 Ｐ Ｐ 三 星 半 导 体 的 ＡＲＭ 处 理 器 Ｓ Ｃ２ ｌ Ａ［ ３ ５ ０ ４， Ｊ 从 ＣＰ Ｕ选 用美 国德 州仪 器 （ ）的 多媒体 ＴＩ
处 理 芯 片 ＴＭＳ ２ ＤＭ６ ８ 。 主 从 ＣＰ 之 间 ３０ ４ｔ Ｕ
（） Ｃ ２从 ＰＵ通 过 Ｉ Ｃ 口对 系 统 中的视 频 ２
解 码 芯 片 进 行 控 制 ， 将 从 摄 像 头 采 集 到 的 模 拟 视 频 信 号 转 换 为 数 字 视 频 信 号 ， 送 入 ＤＭ６ ８的视 频 通道 （ ４ ＶＰ端 口 同步 采 集到
③视 音频预 览 、回放模块 ；④其 它模 块 （ 电 源 、存 储器扩 展 、网络传 输 、逻 辑控制 等 ） 。 这 里主 要 介 绍 主 控 制 模块 和 视 频 处 理 模块
程 监 控 以 及 录 像 等 。 根 据 系 统 要 求 的 技 术 指标 ，本 文 设计 的 １ ６路 嵌 入 式 ＤＶＲ 主 机 系 统 硬 件 部 分 采 用 了 主 从 式 的
备 ，用 于 替 代 早期 的长 延 时 录 像机 或者 磁 带录 像机 【 ｌ 】 。现 有的数 字硬盘 录 像机 分 为 基 于 ＰＣ 的 硬 盘 录 像 机 和 嵌 入 式 硬 盘 录 像 机 ， 基 于 ＰＣ机 类 型 的 ＤＶＲ， 一 般 将 工 控 机 作 为 主 机 应 用 平 台 ， 加 装 一 片 或 多 片 视 频 采 集 或 视 频 采 集 压 缩 卡 ，编 制 专 门 软 件 进 行 影 像压 缩 并执 行 影 像 编 辑 功能 ，成 为 套 完 整 系 统 。 嵌 入 式 硬 盘 录 像 机 使 用 嵌 入 式 ＣＰＵ及 嵌 入 式 操 作 系 统 ， 图 像 压 缩 及 解 压 回放 大 多 是 通 过 专 用 芯 片 来 完 成 的 ， 嵌 入 式 操 作 系 统 完 成 对 整 机 的 控 制 与 管 理 。 目前 ， 市 场 对 嵌 入 式 数 字 硬 盘 录 像 机 的 需 求 非 常 旺 盛 ， 基 于 这 种 应 用 背 景 ， 本 文 提 出 了 基 于 ＡＲＭ ＋ＤＳ Ｐ架 构 的 嵌 入 式 硬 盘录像机的设计思路和实现方案 。
括 音 ／ 视 频 的 实 时 编 解 码 和 存 储 等 ， 经 过
适 当 处 理 后 的 音 ／ 视 频 用 以 实 现 本 地 ／ 远
（） ６ ８将 接 收 到 的 数 字 视 频 信 号 和 ３ＤＭ ４ 数 字 音 频 信 号 数 据 分 别 进 行 压 缩 ， 再 把 压 缩 视 频 流 和 压 缩 音 频 流 进 行 同 步 复 合 ， 产 生 Ｈ ． ６ 视 频 复 合 流 ，再 通 过 ＰＣ 总 线 上 ２４ Ｉ
传 给主 ＣＰ Ｕ，主 ＣＰ Ｕ将 从 ＰＣＩ 口收到 的 接 数 据 以 文件 的格 式 存 储 到 本 地 硬盘 ，供 日 后 调 用 ； 同 步 将 复 合 数 据 流 传 送 给 图 像 预
览芯片进行显 示。
３主机 系统的各主要功能模块设计
整 个 数 字硬 盘 录 像 主机 （ 图 ｌ所示 ） 如
根 据 功 能 可 以 划 分 以 下 几 大 核 心 模 块 ： ① 主 控 制 模 块 ； ②视 音 频 采 集 、压 缩 模 块 ；
通 过 ＰＣＩ总 线 进 行 通 讯 。 整 个 系 统 的 工 作
流程 设 计 如 下 ：
（） １系统 上 电或 复位 后 ，主 Ｃ Ｕ ３ ２ １Ａ Ｐ Ｓ Ｃ ５０ 从 Ｆｌｓ ａ ｈ加 载 程 序 ， 完 成 对 芯 片 的 初 始 化 和 外 围硬 件 的 配 置 ；