引言

网络摄像机的解决方案有多种选择，但是市场主流产品一般选择两种方案：(1)采用cpu+asic。(2)采用双cpu结构，即一个嵌入式cpu和一个专用信号处理芯片dsp。受专用dsp芯片处理能力的限制，现有的嵌入式网络摄像机中使用的视频处理算法基本是h.263以下的标准。

本文介绍一种基于tms320dm642 dsp的网络摄像机设计方案。其操作系统、通信协议、网络协议、音视频处理软件均在一颗tms320dm642上实现，降低了开发的难度。

tms320dm642芯片简介

ti公司的tms320dm642 (以下简称dm642)是一款专门面向多媒体应用的专用dsp。该dsp时钟高达600mhz，8个并行运算单元，处理能力达4800mips；采用二级缓存结构；具有64位外接存储器接口；兼容ieee-1149.1(jtag)边界扫描；为了面向多媒体应用，还集成了3个可配置的视频端口、面向音频应用的mcasp(multi channel audio serial port)、10/100mb/s的以太网mac等外设。鉴于dm642的上述优点，本网络摄像机系统就以dm642为核心，完成音视频信号的实时采集、压缩及传输功能。

硬件设计

系统电路组成如图1所示。从摄像机输入的视频信号和从麦克风输入的音频信号经采集、a/d转换为数字信号后送入dsp。dsp在信源处对音视频信号进行压缩编码和合流，然后通过局域网或因特网将数据

传输给视频监控中心。监控中心可同时监视多个现场，接收或发送报警信号，并根据需要通过异步串行总线rs-485实时控制云台，调整摄像头的方向和位置。

视频采集电路

本系统采用的视频解码芯片是philips 公司的saa7115。从模拟视频输入口输入的全电视信号在saa7115内部经过钳位、抗混叠滤波、a/d转换、yuv分离电路之后，在yuv到ycrcb的转换电路中转换成bt.656视频数据流，输入到压缩核心单元dm642中。dm642的3个视频口vp0、vp1、vp2与视频编解码芯片相接。

在本系统中，只有一路视频输入，故vp1、vp2端口未用，vp0通道配置为8位bt.656视频输入口。视频数据的行/场同步信号包含在bt.656数字视频数据流的eav(end of active video)和sav(start of active video)时基信号中，视频口只需视频采样时钟和采样使能信号即可。saa7115内部寄存器参数的配置和状态的读出通过i2c总线进行。视频接口的原理如图2所示。

音频输入/输出电路

本系统采用ti的高性能立体声编解码器tlv320aic23(以下简称aic23)实现音频信号的采集和播放。aic23与dm642 的i/o电压兼容，可以实现与dm642的mcasp接口无缝连接。

在本系统中，aic23工作于主模式，左右声道的采样字宽均为16bit。数据接口为dsp mode模式。通过i2c总线设置内部寄存器的工作参数和反馈状态信息。

因为网络传输的固有特点，音频数据和视频数据从网络摄像机端到达监控中心不可能是均匀的，如果网络摄像机端不做任何纠正处理，则很难保证音视频的同步输出。为了实现音频和视频的采样同步，本文利用锁相环pll1708，从saa7115的llc引脚输出27mhz时钟，经pll1708产生aic23的主时钟mclk。由于音视频采样信号采用同一个时钟源，就不会出现音视频不同步的问题。pll1708的scko3引脚输出默认时钟频率18.433mhz，作为aic23的输入主时钟mclk。aic23内部采用的时钟可通过设置寄存器由主时钟mclk分频得到。

以太网接口电路

本系统用lxt971作为快速以太网物理层自适应收发器。由于lxt971支持ieee 802.3标准，提供mii(media independent interface)接口，可以支持mac，而dm642内部正好集成有以太网媒体存取控制器，所以lxt971可以和dm642实现无缝连接。连接电路如图3所示，其中bh1102为1:1的隔离变压器。从dm642传输过来的数据通过lxt971转换为以太网物理层能接收的数据后，通过rj-45头传输到因特网。

存储器扩展电路

dm642内部有16kb的一级程序缓存，16kb的一级数据缓存和256kb的程序数据共享二级缓存。但这对于直接处理图像数据是不够的，因此扩展了两片32mb的sdram来存放原始图像数据，4 mb的flash来存放应用程序。二者都映射到dm642的外部数据空间。

cpld电路

本系统采用的cpld是xilinx公司的xc9572xl。该芯片具有72个宏单元，1600个逻辑门； 5ns pin-to-pin的逻辑延迟； 178mhz的系统频率。cpld的功能主要是：为flash 、uart和cpld 异步寄存器空间作地址解码；为flash产生3bit的页选信号;监控来自uart的电平中断信号，转换为边沿触发中断信号送给dsp。

rs-485接口电路

该接口