摘 要： 采用MPEG-4壓縮算法、DSP技術和現代電子技術，研制了汽車運行狀況圖像監測系統。在總體設計方案的基礎上，基于DSP芯片ADSP-BF533設計了系統硬件，并采用C語言與匯編語言進行混合編程，開發了系統軟件。為提高系統可靠性和穩定性，從軟、硬件兩方面采取了抗干擾措施。本文所研制的汽車運行狀況圖像監測系統具有對大量視頻圖像數據的存儲、壓縮和回放等功能，能夠實現對汽車運行狀況圖像實時記錄。
關鍵詞： 汽車 圖像監測 MPEG-4 DSP技術
目前交通事故責任的認定令公安部門、交通部門、保險公司、汽車生產廠商非常關注。目前，所有事故原因的調查、分析、統計工作都只能根據事故發生后現場的狀況來推斷，所以難免有不符合事實的情況。
隨著數字技術的發展，圖像數據壓縮編碼技術及其標準的改進，以及芯片成本的不斷下降，使得嵌入式實時圖像監測系統的研究受到了人們的重視。本文采用美國模擬器件公司最新推出的專用音視頻處理芯片ADSP-BF533和目前流行的MPEG-4視頻壓縮算法，通過IDE接口硬盤研制了汽車運行狀況圖像智能監測系統。該系統不但具有汽車運行圖像采集功能，能為交通事故和盜車分析提供有力的證據，而且結構簡單、成本低、可靠性高、可移植性強、擴展靈活，不僅可以滿足汽車圖像的監測，而且還可以應用到金融、交通、公安、監獄、廣場、小區等圖像監控場所，具有廣泛的應用前景。
1 設計方案
汽車運行狀況圖像監測系統的結構圖如圖1所示。
系統主要由視頻圖像采集模塊、圖像壓縮編碼模塊、編碼數據存儲模塊、GPS模塊及電源電路組成。其中視頻圖像采集模塊使用CMOS攝像頭OV7648采集視頻數據；圖像壓縮編碼模塊通過MPEG-4壓縮編碼庫將OV7648輸出的ITU-R656數字信號進行壓縮編碼；編碼數據存儲模塊的功能將編碼數據通過FAT32文件系統存儲于硬盤；GPS模塊為系統提供實時時間、行車速度以及經緯度等信息。由于視頻圖像數據量大，而ADSP-BF533內部存儲器容量有限，所以外擴了SDRAM作為視頻圖像數據的緩存器；該系統的程序全部存儲于外擴的Flash上；整個系統的供電電源由汽車上的直流蓄電池供電，使用DC-DC電壓模塊獲得各部分電路所需的電壓。
系統工作過程如下：ADSP-BF533通過DMA方式從PPI接口將攝像頭輸出的數字視頻信號直接存入SDRAM；當采集完一幀數據后，DMA產生中斷，ADSP-BF533從SDRAM中讀入數據進行MPEG-4視頻編碼，編碼后的數據存入SDRAM；每當壓縮后的數據超過8KB時調用一次FAT32文件系統，將數據存入硬盤。每當檢測到汽車啟動時，將新建一個視頻文件，在檢測到停車時，結束該文件。GPS模塊為系統提供實時時間、經緯度和行車速度等信息，并通過LCD顯示出來。當系統檢測到汽車連續行駛2個小時以上時，將通過蜂鳴器報警，以提示司機疲勞駕駛，并在行車記錄中進行記錄。
2 系統的硬件設計
2.1 ADSP-BF533最小系統
2.1.1 ADSP-BF533數字處理器芯片
Blackfin processor是美國模擬器件公司推出的一類新型的嵌入式處理器，專門應用在數字圖像處理領域。其運算速度快，具有多種外設接口，可以方便地進行各種擴展。本課題選用Blankfin processor系列中的ADSP－BF533，它擁有運算速度高達600MHz的DSP內核，采用了ADI公司和Intel公司聯合開發的MSA架構技術，內含2個16位乘法器，2個40位累加器，2個40位算術邏輯單元(ALU)，4個8位視頻ALU以及1個40位移位器，提供了專門的視頻處理硬件單元和視頻處理指令，并支持動態電源管理，充分滿足了實時圖像處理的要求[3]。
2.1.2 存儲器電路
因為視頻數據信息量很大，而ADSP-BF533內部存儲器容量有限，所以系統外擴SDRAM作為視頻數據的緩存器。SDRAM與ADSP-BF533的接口圖如圖2所示。
系統SDRAM采用Hynix公司的HY57V561620，它是一款高速的同步動態存儲器，組成結構為4Banks×4M×16bit。
系統程序存儲在Flash中。Flash選用ADI公司的AM29LV800BT。其容量為1MB，工作電壓為2.7V～3.6V，可以被配置為8位或者16位的數據寬度。
AM29LV800BT與ADSP-BF533接口圖如圖3所示。
2.2 視頻圖像采集
CMOS圖像傳感器芯片選用ADI公司推薦的OmniVision OV6650。這款芯片的像素陣列是352×288；具有自動曝光、自動白平衡、自動增益等功能；視頻信號輸出有RGB、YUV、YCrCb等多種模式；可以通過I2C總線進行控制，被廣泛應用于圖像采集領域。
CMOS圖像傳感器通過一個CAMERA INTERFACE 口與ADSP-BF533連接。CMOS傳感器與ADSP-BF533接口圖如圖4所示。
