基于DSP的视频检测和长途控制体系计划
发布日期：2011-05-04
提出一种视频测和长途控制的嵌入式计划要领，办理了采取具有高性能的数据处理惩罚成果的DSP作为视频检测处理惩罚器的计划总是；同时，提出在嵌入式操纵体系中通讯平台的计划要领，实现了在嵌入式操纵体系中PCI总线的配置驱动以及通过PPP协议与Internet创建连接。
小序
随着谋略机视觉技能以及图像处理惩罚技能的不绝生长，谋略机视觉和视频检测技能已经遍及应用于产业控制、智能交通、配置制造等很多范畴。传统的视频检测每每采取工控机作为其视频处理惩罚器来实现其成果。这种要领每每由于工控机处理惩罚速率的题目，无法实现对各个差别方向同时举行视频检测，并且由于视频检测处理惩罚进程必要占用大量的处理惩罚时间，因而无法实现及时的长途控制成果。
如今在长途控制和通讯方面，基于DOS和Windows操纵体系的通讯平台得到广泛的引用，但是DOS操纵体系作为单任务操纵体系，无法实现多任务成果和及时处理惩罚的请求；而Windows操纵体系作为窗口操纵体系，其体系的稳固性和及时性也无法与及时多任务嵌入式操纵相相比。
本文提出一种以DSP作为视频检测处理惩罚芯片，以Linux为操纵体系的嵌入式体系计划要领。
1 体系布局
本体系的开辟重要包括视频检测卡和x86通讯平台的计划2个部分。视频检测卡重要包括模仿图像征求、转换、DSP视频检测3个部分，每块互换参数检测卡扩充PCI总线接口，插在通讯开辟平台的PCI总线插口上，通过PCI总线同通讯平台互换数据。通讯平台处理惩罚多块交通参数检测卡的通讯题目，将视频检测卡通过PCI总线发送过来的视频检测数据及时通过网络发送给控制中间。体系的成果方框图如图1所示。
根据体系计划请求，视频检测卡成果重要分为：模仿图像征求、模仿图像A/D转换、数据缓存以及DSP视频检测5个部分。视频检测卡流程如图2所示。
本体系采取PhilIPs公司的SAA7111A来实现模仿图像A/D转换。该芯片可实现多路选通、锁相与时序、时钟孕育产生与测试、ADC、亮色疏散等成果。其输出可以具有如下格局：YUV 4：1：1（12bit）、YUV 4：2：2（16bit）、YUV 4：2：2(CCIR-656)（8bit）等。由于DSP处理惩罚芯片和SA7111A的时序差别，可以通过CPLD举行逻辑控制FIFO来完成数据缓存的成果。
DSP是及时信号处理惩罚的内核。本体系采取TI公司DSP芯片——TMS320C6211。该芯片属C6000的定点系列，C6211在这个系列中是性价比最高的一种。C6211处理惩罚器由3个重要部分构成：CPU内核、存储器和外设。集成外设包括EDMA控制器、外存储器接口（EMIF）、主机口（HPI）、多通道缓冲接口（McBSP）、定时器、停止选择子、JTAG接口、PowerDown逻辑以及PLL时钟产生器。通过EMIF接口扩充SDRAM，而PCI总线控制芯片的扩展通过HPI接口。
PCI总线的接口芯片PCI9050，重要包括PCI总线信号接口和本地总线（LOCAL BUS）信号。在硬件计划时，只需将本地总线信号的接口通过电平转换连接到DSP的HPI接口，同时扩展PCI接口就可以完成其硬件电路计划。
2 通讯开辟平台的嵌入式体系计划
通讯开辟平台以x86为内核器件，扩充PCI总线，通过Modem拨号，实现x86与Internet的连接。
2.1 PCI总线配置驱动
PCI配置有3种物理空间：配置空间、存储器空间和I/O空间。配置空间是长度为256字节的一段连接空间，空间的定义如图3所示。在配置空间中只读空间有配置标识、提供商代码、修改版本、分类代码以及头标范例。此中提供商代码用来标识配置提供商的代码；配置标识用来标识某一特别的配置；修改版本标识配置的版本号；分类代码用来标识配置的种类；头标范例用来标识头范例以及是否为多成果配置。除提供商代码之外，别的字段的值由提供商分派。
下令字段寄存器用来提供配置相应的控制下令字；状态字段用来记录PCI总线相干变乱（细致的下令控制和状态读取要领见参考文献4）。
基地点寄存器最紧张的成果是分派PCI配置的体系地点空间。在基地点寄存器中，bit0用来标识是存储器空间还是I/O地点空间。基地点寄存器映射到存储器空间时bit0为“0”，映射到I/O地点空间时bit0为“1”。基地点空间中别的一些内容用来表现PCI配置地点空间映射到体系空间的肇始物理地点。地点空间大小通过向基地点寄存器写全“1”，然后读取其基地点的值来得到。
PCI配置的驱动进程重要包括下面几个步调。
起首，PCI配置的查找。在嵌入式操纵体系中一样平常提供相应的API函数，在Linux操纵体系中通过函数pcibios_find_device(PCI_VENDOR_ID,PCI_DEVICE,index,&bus,&devfn)可以找到提供商代码为PCI-ID，配置标识为PCI-DEVICE的第n(index+1)个配置，并且返回总线号和成果号，分别生存于bus和devfn中。
第2步，PCI配置的配置。通过操纵体系提供的API函数访问PCI配置的配置空间，配置PCI配置基址寄存器的配置、停止配置、ROM基地点寄存器的配置等，如许可以得到PCI的存储器空间和I/O地点空闲映射，配置的停止号等。在Linux操纵体系中，访问PCI配置配置空间的API函数有pcibios_write_config_byte、pcibios_read_config_byte等，它们分别完成对PCI配置配置空间的读写操纵。
第3步，根据PCI配置的配置参数，对差别的配置编写初始化步伐、停止办事步伐以及对PCI配置存储空间的访问步伐。
2.2 长途控制与通讯链路的创建
与Internet连接的数据链路方法重要有Ethernet方法和串行通讯方法。Ethernet连接方法是一种局域网的连接方法，遍及应用于本地谋略机的连接。通过Modem举行拨号连接的串行通讯方法，可以实现远间隔的数据通讯，下面细致先容串行通讯接口协议方法。
串行通讯协议有SLIP、CSLIP以及PPP通讯协议。SLIP和CSLIP提供一种大略的通过串行通讯实现IP数据报封装方法，通过RS232串行接口和调试解调器接入Internet。但是这种大略的连接方法有很多缺陷，如每一端无法知道对方IP地点；数据帧中没有范例字段，也便是1条串行线路用于SLIP就不克不及同时利用别的协议；SLIP没有在数据帧中加上查验和，当SLIP传输的报文被线路噪声影响产生错误时，无法在数据链路层检测出来，只能通过上层协议发明。
PPP（Point to Point Protocal，点对点协议）修改了SLIP协议中的缺陷。PPP中包括3个部分：在串行链路上封装IP数据报的要领；创建、配置及测试数据链路的链路控制协议（LCP）；差别网络层协议的网络控制协议（NCP）。PPP相对付SLIP来说具有很多上风；支持循环冗余检测、支持通讯两边举行IP地点动态协商、对TCP和IP报文举行压缩、认证协议支持（CHAP和PAP）等。图4为PPP数据帧的格局。
PPP的实现可以通过2个背景任务来完成。协议控制任务和写任务。协议控制任务控制种种PPP的控制协议，包括LCP、NCP、CHAP和PAP。它用来处理惩罚连接的创建、连接方法的协商、连接用户的认证以及连接中断。写任务用来控制PPP配置的数据发送。数据报的发送进程，便是通过写任务往串行接口配置写数据的进程，当有数据报准备就绪，PPP驱动通过信号灯激活写任务，使之完成对串行接口配置的数据发送进程。PPP吸取端步伐通过在串行通讯配置驱动中参加“hook”步伐来实现。在串行通讯配置吸取到1个数据之后，中行配置的停止办事步伐（ISR）调用PPP的ISR。当1个精确的PPP数据帧吸取之后，PPP的ISR通过调理步伐调用PPP输入步伐，然后PPP输入步伐从串行配置的数据缓存中将整个PPP数据帧读出，根据PPP的数据帧规矩举行处理惩罚，也便是分别放入IP输入行列步队大概协议控制任务的输入行列步队。
PPP如今已经遍及为种种ISP（Internet Sever Provider）担当，而Linux操纵体系下完全支持PPP协议。在Linux下网络配置进程中，通过1个Modem创建与ISP的物理上的连接，然后在控制外观（Control Panel）内里选择Netowrks Configuration。在接口（Interface）内里参加PPP配置，填入ISP德律风号码、用户以及暗码，同时将本地IP和远端IP设置为0.0.0.0，修改/ETC/PPP/OPTION，加上DEFAULTROUE，由ISP提供缺省路由，如许就完成了配置的PPP数据链路设置进程，可以通过Internet实现长途控制。
结束语
该计划要领已告成应用于智能互换体系的交通参数检测体系中。在该体系中，采取4块DSP视频检测卡实现4个差别路面地区的交通参数检测，同时采取Linux作为通讯平台的操纵体系；通过PPP协议创建与监控中间的连接，实现监控中间对各个视频检测卡的长途控制。
本文提出的视频检测和长途控制的嵌入式体系；通过PPP协议创建与监测中间的连接，实现监控中间对各个视频检测卡的长途控制。
本文提出的视频检测和长途控制的嵌入式体系计划方案，充分利用了DSP的高性能的数据处理惩罚成果和嵌入体系操纵体系的及时稳固的特点，采取PPP协议创建与Internet的连接，实现视频检测的长途控制。这种DSP信号处理惩罚与嵌入式操纵体系相连合的模式，可以遍及应用于产业控制、产品制造、智能交通等的视频检测范畴，具有遍及的应用远景。
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