VxWorks下视频采集系统设计与研究
摘要
船(艇)载航行数据记录仪(Voyage Data Recorder缩写VDR)能够在潜艇和水面舰艇的日常训练和实际作战中实时记录舰艇和艇员的各种实际工作数据以便于事后进行分析研究。
在各种记录数据中,视频数据最能够直观、真实地再现当时的实际情况。舰艇视频记录系统可以实时记录舰艇各舱室、战位在出航、训练和作战中的真实情况。通过地面回放设备的回放,实现舰艇事故前的图像重现,找到事故原因。
本课题以船(艇)载航行数据记录仪中的舰艇视频采集系统为研究对象。设计并实现了基于嵌入式实时操作系统VxWorks的高可靠性的实时视频采集系统,同时提出了解决庞大的视频数据量与有限的存储容量间矛盾的方法。
本文首先介绍了嵌入式实时操作系统VxWorks以及VxWorks下设备驱动程序开发流程;接着从硬件结构方面对系统进行分析,分别对系统总体、前端视频A/D芯片和PCI桥芯片以及I~2C总线和PCI总线进行介绍;然后介绍采集系统软件部分,包括前端AD芯片7111A初始化程序和PCI设备的驱动程序。最后介绍了采集系统视频信号的处理,包括人类视觉特性、图像子采样以及视频数据的存储。
Voyage Data Recorder is an intelligent equipment which is used to record and conserve the important information and parameter of vessel during its voyaging. In all recorded data, Video data is the most veritably and directly. Video capture system can record the real-time video data during voyaging and find out the real reason of accident.This research subject is video capture system of Voyage Data Recorder. The research task is design and realization of video capture system under the VxWorks operate system and get a solution of decrease count of video data.This thesis introduces the embedded operate system VxWorks and the common developing flow of device driver under the VxWorks. Then analysis the video capture system in point of hardware, introduces the video capture system as a whole, video A/D chip, PCI bridge chip, I~2C bus and PCI bus. And analysis the video capture system in point of software, including the initialization program of video A/D chip and the driver program of PCI Bridge chip. At last, introduces the process of video data including characteristic of human vision, conserve of video data and the video sub sample.
在各种记录数据中,视频数据最能够直观、真实地再现当时的实际情况。舰艇视频记录系统可以实时记录舰艇各舱室、战位在出航、训练和作战中的真实情况。通过地面回放设备的回放,实现舰艇事故前的图像重现,找到事故原因。
本课题以船(艇)载航行数据记录仪中的舰艇视频采集系统为研究对象。设计并实现了基于嵌入式实时操作系统VxWorks的高可靠性的实时视频采集系统,同时提出了解决庞大的视频数据量与有限的存储容量间矛盾的方法。
本文首先介绍了嵌入式实时操作系统VxWorks以及VxWorks下设备驱动程序开发流程;接着从硬件结构方面对系统进行分析,分别对系统总体、前端视频A/D芯片和PCI桥芯片以及I~2C总线和PCI总线进行介绍;然后介绍采集系统软件部分,包括前端AD芯片7111A初始化程序和PCI设备的驱动程序。最后介绍了采集系统视频信号的处理,包括人类视觉特性、图像子采样以及视频数据的存储。
Voyage Data Recorder is an intelligent equipment which is used to record and conserve the important information and parameter of vessel during its voyaging. In all recorded data, Video data is the most veritably and directly. Video capture system can record the real-time video data during voyaging and find out the real reason of accident.This research subject is video capture system of Voyage Data Recorder. The research task is design and realization of video capture system under the VxWorks operate system and get a solution of decrease count of video data.This thesis introduces the embedded operate system VxWorks and the common developing flow of device driver under the VxWorks. Then analysis the video capture system in point of hardware, introduces the video capture system as a whole, video A/D chip, PCI bridge chip, I~2C bus and PCI bus. And analysis the video capture system in point of software, including the initialization program of video A/D chip and the driver program of PCI Bridge chip. At last, introduces the process of video data including characteristic of human vision, conserve of video data and the video sub sample.
引文
[1] SAA7146A Multimedia bridge high Performance Scaler and PCI circuit Data Sheet. Philips, 1998. 04
[2] SAA7111A Enhanced Video Input Processor Data Sheet. Philips, 1998. 05
[3] The I2C-BUS Specification Version2.1. Philips, 2000. 01
[4] PCI Local Bus Specification Version2.2. PCI SIG, 1998. 12
[5] PC/104-Plus Specification Version1.2. PC/104 Embedded Consortium, 2001. 08
[6] 何立民编著.12C总线应用系统设计.北京:北京航空航天大学出版社,2002
[7] 杨贵山,陈金鹏.PCI局部总线及其应用.[M]西安电子科技大学出版社.2003
[8] 朱秀昌,刘峰,胡栋.数字图像处理与图像通信.[M]北京:北京邮电大学出版社,2002
[9] 胡栋.静止图像编码的基本方法与国际标准.[M]北京:北京邮电大学出版社,2003
[10] 王金刚,高伟,苏琪,丁大尉,姜平译.VxWorks程序员指南.[M]清华大学出版社.2003.
[11] 阮秋琦.数字图像处理学.[M]电子工业出版社.2001.
[12] VxWorks Programmer's Guide. WindRiver System, Inc. 1998.
[13] Tornado User's Guide. WindRiver System, Inc. 1998
[14] VxWorks Reference Manual. Wind River Systems, Inc. U. S. A: WRS, 2000.
[15] A. Acero. Acoustical and Environmental Robustness in Automatic Speech Recognition. Kluwer Academic Publishers, Boston, 1993.
[16] R. Steinmetz. Data Compression in Multimedia Computing: Standards and Systems. ACM Multimedia Systems Journal, March 1994.
[17] S. Ramanathan and V. Rangan. Feedback Technique for Intra-media Continuity and Intra-media Synchronization in Distributed Multimedia Systems. Computer Journal, 1993.
[18] 李玉深,董鹏宇,黄超.12C总线在视频信号采集系统中的应用.自动化技术与应用,2004,No.12.
[19] 曾繁泰,冯保初.PCI总线与多媒体计算计.电子工业出版社.1998.
[20] 李贵山,戚德虎.PCI局部总线开发者指南.西安电子科技大学出版社.1997.
[21] 董晓明,张翠芳.PCI总线及其接口芯片的应用.新器件新技术.2001年第11期.
[22] 谭博钊,徐元军,单涛,陶然.PCI总线接口技术及其在高速数据采集系统中的应用.计算机应用.2001年第2期.
[23] 吴资,张蕴玉,胡修林.PCI总线接口设计及其专用芯片应用.华中科技大学学报(自然科学版)第30卷第6期.
[24] 高京龙.PCI总线设备驱动程序开发.设计与应用.2000年第4期
[25] 欧青立,曾殷福,李仁发,徐光远.基于PCI总统数据采集系统设计.电子测量技术.2002年第1期.
[26] 李晓霞,李健.SAA7146芯片在视频处理中的应用.河北工业大学学报.第31卷2002年第3期.
[27] 李志为,盛翊智.基于DSP的视频检测和远程控制系统设计.单片机及嵌入式系统应用.2003年第3期.
[28] 靖广文 吕汉兴.基于PCI总线的嵌入式实时DSP图像采集系统.电子技术应用.2004年第4期.
[29] 黄思远,郭从良,郭立,宣科.具有高性能多媒体处理功能的PCI接口控制芯片7146A及其应用.电子技术应用.2003年第4期.
[30] 刘仁锋,盛翊智,王玲,花骏.一种新型高速视频数据采集处理系统方案设计.工业控制技术.2003年第4期.
[31] 张海英,胡冰,赵新田,吴升艳.用SAA7111A设计模拟视频转换接口.电子技术应用.2004年第8期.
[32] 姚聪,汪敏,潘志浩,张之江.基于FPGA/CPLD和USB技术的无损图像采集卡.电子技术应用.2004年第10期.
[33] 闫保中,董鹏宇,周祖洋,王文答.VxWorks下视频采集系统的设计与实现.弹箭与制导学报.2004,第24卷第4期.
[2] SAA7111A Enhanced Video Input Processor Data Sheet. Philips, 1998. 05
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