通用实时多路视频采集卡的硬件



2011-10-25 17:13　作者：九视电子　出处：www.360tsw.com

　　摘要：阐述一个基于DSP的四路实时音视频编码终端的硬件设计方案和实现过程.重点讨论TMS320DM642主处理芯片和音视频处理系统的设计，另外对存储电路，网络接口，IIC接口和电源等模块也做了深入讨论.最后对硬件做了信号仿真，指出电路设计和PCB布局布线的关键要点.软件测试结果表明视音频主观质量较优，系统硬件工作稳定可靠，具有通用性.

　　关键词：视频编码;多路视频采集卡;DSP;电路设计

　　近年来，随着多媒体压缩编码技术、网络通讯技术、嵌入式技术和高性能处理芯片的迅速发展，各种基于视频技术的业务和需求不断涌现.视频处理系统在日常生活、军事、工业和医疗等许多领域得到了广泛的应用，例如远程视频监控，视频会议，远程医疗等.而基于DSP(DigitalSignalProcess视频处理系统，作为实现实时处理的一个极其重要的方法已经成为研究的重点.视频编解码的硬件实现是进行数字视频处理和网络传输的前提，是视频产品的核心部分.

　　本文试图设计一个基于DSP的具有较大通用性的多路视频采集卡处理硬件电路，由于DSP的可编程特性可以让其支持不同应用环境的软件开发.视频编码系统的特点是数据吞吐量巨大，实时性要求高，因而其关键技术在于数字信号的高速处理.TMS320DM642是TI公司推出的高性能定点DSP芯片，是目前业界性能最高的媒体处理器.TMS320DM642在C64X的基础上，增很多外围设备和接口，非常适合用于音视频实时处理.因而本系统自然而然地选用TMS320DM642作为核心处理芯片。

　　硬件整体方案设计系统硬件的基本要求有六点：

　　(1)支持四路PAL制视频采集，支持4路音频采集;

　　(2)支持l路Dl格式(704宰576)或者4路CIF格式X(352288)每秒25帧实时MPECA/H.264编码且码率和帧率可调;

　　(3)压缩后的音视频可以进行本地存储，支持CF卡或IDE硬盘：

　　(4)支持云台控制;

　　(5)支持实时视频的WEB远程访问和控制;

　　(6)满足大多数类似应用的硬件需要.视频编码终端为独立于计算机的嵌入式系统。

　　系统的设计目标为4路视频4路音频编码系统.4个摄像头采集到的模拟视频信号经过A/D转换为DM642视频I=1能够处理的BT.656数字视频流格式.4路模拟音频信号由A/D转换后InterfaceofSound)接1通过集成音频接口rlS(IntegrateDM642相连.在视频和音频信号都进行A/D转换之后，DM642芯片开始对输入的音视频流进行压缩编码.编码后的音视频流通过以太网口(EMAC)发送给远端的视频服务器或者自身提供WEB服务器功能，从而实现远程视频浏览和控制。

　　视音频电路设计音视频采集设计是影响整个系统设计的核心电路部分音视频A/D转换模块主要完成4路模拟CVBS信号和4路LINE—IN信号的模数转换以及与DM642视频口的连接.DM642是专门设计为音视频处理而设计的，具有3个独立可编程的视频端口(VP，VideoPort)可供使用，而且每个V1可以分成高低两个部分单独使用，本系统中3个V1a口配置为：VP0低端为第1路视频输入端口;VP0高端为第2路视频输入端口;VPI低端为第3路视频输入端口;VPl高端为第4路视频输入端口;VP2低端为第l路立体音频输入端口;VP2高端为第2路立体音频输入端口.

　　本文阐述一个通用的基于DSP(TI公司DM642主芯片) 多路视频采集卡编码终端的硬件设计方案和实现过程.对硬件方案做了论证，对音视频，网络，存储，电源等重点模块做了讨论.由于系统主频赢达600MHz。因此对硬件的布局、布线和仿真做了全面分析.最后对硬件做了测试(软件实际运行)，表明硬件系统工作性能稳定可靠.由于DSP芯片具有的通用性和可编程性，因此本系统可以扩展到MPEG-2、MPEG.4、H.263和H.264等多种多媒体编码压缩标准以及视频监控，远程医疗，视频会议，等绝大多数视音频的应用场合，只需要在软件上做少量的修改即可，因而具有较广泛的应用前景.

　　USB流媒体视频采集卡是一款专业级的视频采集设备，采用高速USB2.0接口设计，可以通过视频S端子或者Video端子来接入视频。

　　目前大部分流媒体视频采集卡采用的都是内置模式，对于笔记本视频会议、视频监控等就需要找有专门的USB流媒体视频采集卡，而目前市面上的USB采集卡其功能都非常简单，不具备在流媒体中使用的要求，尤其是对于专业的功能需求，都非常困难。

　　针对这种情况，九视电子率先推出了T301外置带二次开发包SDK的USB流媒体视频采集卡。可以说这款外置USB流媒体采集卡的推出具有革命性，可以替代以往的(上个世纪的-可能令你无法完全满意的)采集卡。

　　T301 专业USB流媒体采集卡在全球USB接口采集卡中占有领先地位，最大的特色在于采用USB2.0接口，有3路Video视频、1路S端子来接入视频，一键抓拍，人性化设计。免费提供二次开发包，以满足不通过用户的开发需求。

　　这款USB流媒体采集卡体积小巧，流行外观设计，外型小巧美观，功能强劲，携带方便，能够即插即用，支持热插拔，带有先进的USB2.0高速接口，不需要外接电源，性能稳定，兼容性好，可捕捉高品质动态及静态画面。尤以一键抓拍功能更具特色，人性化设计。并且功能强劲，安装方便，不需要外接电源，由USB接口供电，携带方便、易于操作。能广泛应用于安防、医疗、生产、运输、商业、金融等领域，在视频会议、交通违章抓拍、停车场车牌抓拍、医疗影像分析、电子报名、大头贴、安防监控等领域起到很好的作用。用于各种视频接入的相关开发。