隨著計算機視覺技術以及圖像處理技術的不斷發展，計算機視覺和視頻檢測技術已經廣泛應用於(yu) 工業(ye) 控製、智能交通、設備製造等很多領域。傳(chuan) 統的視頻檢測往往采用工控機作為(wei) 其視頻處理器來實現其功能。這種方法往往由於(yu) 工控機處理速度的問題，無法實現對各個(ge) 不同方向同時進行視頻檢測，而且由於(yu) 視頻檢測處理過程需要占用大量的處理時間，因而無法實現實時的遠程控製功能。

　　目前在遠程控製和通信方麵，基於(yu) DOS和Windows操作係統的通信平台得到普遍的引用，但是DOS操作係統作為(wei) 單任務操作係統，無法實現多任務功能和實時處理的要求；而Windows操作係統作為(wei) 視窗操作係統，其係統的穩定性和實時性也無法與(yu) 實時多任務嵌入式操作相比擬。 本文提出一種以DSP作為(wei) 視頻檢測處理芯片，以Linux為(wei) 操作係統的嵌入式係統設計方法。
1 係統結構
　　本係統的開發主要包括視頻檢測卡和x86通信平台的設計2個(ge) 部分。視頻檢測卡主要包括模擬圖像采集、轉換、DSP視頻檢測3個(ge) 部分，每塊交換參數檢測卡擴充PCI總線接口，插在通信開發平台的PCI總線插口上，通過PCI總線同通信平台交換數據。通信平台處理多塊交通參數檢測卡的通信問題，將視頻檢測卡通過PCI總線傳(chuan) 送過來的視頻檢測數據實時通過網絡傳(chuan) 送給控製中心。係統的功能方框圖如圖1所示。

根據係統設計要求，視頻檢測卡功能主要分為(wei) ：模擬圖像采集、模擬圖像A/D轉換、數據緩存以及DSP視頻檢測5個(ge) 部分。視頻檢測卡流程如圖2所示。
　　本係統采用PhilIPs公司的SAA7111A來實現模擬圖像A/D轉換。該芯片可實現多路選通、鎖相與(yu) 時序、時鍾產(chan) 生與(yu) 測試、ADC、亮色分離等功能。其輸出可以具有如下格式：YUV 4：1：1（12bit）、YUV 4：2：2（16bit）、YUV 4：2：2（CCIR-656）（8bit）等。由於(yu) DSP處理芯片和SA7111A的時序不同，可以通過CPLD進行邏輯控製FIFO來完成數據緩存的功能。
　　DSP是實時信號處理的核心。本係統采用TI公司DSP芯片——TMS320C6211。該芯片屬C6000的定點係列，C6211在這個(ge) 係列中是性價(jia) 比最高的一種。C6211處理器由3個(ge) 主要部分組成：CPU內(nei) 核、存儲(chu) 器和外設。集成外設包括EDMA控製器、外存儲(chu) 器接口（EMIF）、主機口（HPI）、多通道緩衝(chong) 接口（McBSP）、定時器、中斷選擇子、JTAG接口、PowerDown邏輯以及PLL時鍾發生器。通過EMIF接口擴充 SDRAM，而PCI總線控製芯片的擴展通過HPI接口。
　　PCI總線的接口芯片PCI9050，主要包括PCI總線信號接口和本地總線（LOCAL BUS）信號。在硬件設計時，隻需將本地總線信號的接口通過電平轉換連接到DSP的HPI接口，同時擴展PCI接口就可以完成其硬件電路設計。

2 通信開發平台的嵌入式係統設計
　　通信開發平台以x86為(wei) 核心器件，擴充PCI總線，通過Modem撥號，實現x86與(yu) Internet的連接。
2.1 PCI總線設備驅動
　　PCI設備有3種物理空間：配置空間、存儲(chu) 器空間和I/O空間。配置空間是長度為(wei) 256字節的一段連接空間，空間的定義(yi) 如圖3所示。在配置空間中隻讀空間有設備標識、供應商代碼、修改版本、分類代碼以及頭標類型。其中供應商代碼用來標識設備供應商的代碼；設備標識用來標識某一特殊的設備；修改版本標識設備的版本號；分類代碼用來標識設備的種類；頭標類型用來標識頭類型以及是否為(wei) 多功能設備。除供應商代碼之外，其它字段的值由供應商分配。
　　命令字段寄存器用來提供設備響應的控製命令字；狀態字段用來記錄PCI總線相關(guan) 事件（詳細的命令控製和狀態讀取方法見參考文獻4）。
　　基地址寄存器最重要的功能是分配PCI設備的係統地址空間。在基地址寄存器中，bit0用來標識是存儲(chu) 器空間還是I/O地址空間。基地址寄存器映射到存儲(chu) 器空間時bit0為(wei) “0”，映射到I/O地址空間時bit0為(wei) “1”。基地址空間中其它一些內(nei) 容用來表示PCI設備地址空間映射到係統空間的起始物理地址。地址空間大小通過向基地址寄存器寫(xie) 全“1”，然後讀取其基地址的值來得到。
PCI設備的驅動過程主要包括下麵幾個(ge) 步驟。
　　首先，PCI設備的查找。在嵌入式操作係統中一般提供相應的API函數，在Linux操作係統中通過函數 pcibioses_find_device（PCI_VENDOR_ID,PCI_DEVICE,index,&bus,&devfn）可以找到供應商代碼為(wei) PCI-ID，設備標識為(wei) PCI-DEVICE的第n（index+1）個(ge) 設備，並且返回總線號和功能號，分別保存於(yu) bus和 devfn中。
　　第2步，PCI設備的配置。通過操作係統提供的API函數訪問PCI設備的配置空間，配置PCI設備基址寄存器的配置、中斷配置、ROM基地址寄存器的配置等，這樣可以得到PCI的存儲(chu) 器空間和I/O地址空閑映射，設備的中斷號等。在Linux操作係統中，訪問PCI設備配置空間的API函數有 pcibioses_write_config_byte、pcibioses_read_config_byte等，它們(men) 分別完成對PCI設備配置空間的讀寫(xie) 操作。
　　第3步，根據PCI設備的配置參數，對不同的設備編寫(xie) 初始化程序、中斷服務程序以及對PCI設備存儲(chu) 空間的訪問程序。

2.2 遠程控製與(yu) 通信鏈路的建立
　　與(yu) Internet連接的數據鏈路方式主要有Ethernet方式和串行通信方式。Ethernet連接方式是一種局域網的連接方式，廣泛應用於(yu) 本地計算機的連接。通過Modem進行撥號連接的串行通信方式，可以實現遠距離的數據通信，下麵詳細介紹串行通信接口協議方式。
　　串行通信協議有SLIP、CSLIP以及PPP通信協議。SLIP和CSLIP提供一種簡單的通過串行通信實現IP數據報封裝方式，通過RS232串行接口和調試解調器接入Internet。但是這種簡單的連接方式有很多缺陷，如每一端無法知道對方IP地址；數據幀中沒有類型字段，也就是1條串行線路用於(yu) SLIP就不能同時使用其它協議；SLIP沒有在數據幀中加上檢驗和，當SLIP傳(chuan) 輸的報文被線路噪聲影響發生錯誤時，無法在數據鏈路層檢測出來，隻能通過上層協議發現。 #p#分頁標題#e#
　　PPP（Point to Point Protocal，點對點協議）修改了SLIP協議中的缺陷。PPP中包含3個(ge) 部分：在串行鏈路上封裝IP數據報的方法；建立、配置及測試數據鏈路的鏈路控製協議（LCP）；不同網絡層協議的網絡控製協議（NCP）。PPP相對於(yu) SLIP來說具有很多優(you) 勢；支持循環冗餘(yu) 檢測、支持通信雙方進行IP地址動態協商、對TCP和IP報文進行壓縮、認證協議支持（CHAP和PAP）等。圖4為(wei) PPP數據幀的格式。
　　PPP的實現可以通過2個(ge) 後台任務來完成。協議控製任務和寫(xie) 任務。協議控製任務控製各種PPP的控製協議，包括LCP、NCP、CHAP和PAP。它用來處理連接的建立、連接方式的協商、連接用戶的認證以及連接中止。寫(xie) 任務用來控製PPP設備的數據發送。數據報的發送過程，就是通過寫(xie) 任務往串行接口設備寫(xie) 數據的過程，當有數據報準備就緒，PPP驅動通過信號燈激活寫(xie) 任務，使之完成對串行接口設備的數據發送過程。PPP接收端程序通過在串行通信設備驅動中加入“hook”程序來實現。在串行通信設備接收到1個(ge) 數據之後，中行設備的中斷服務程序（ISR）調用PPP的ISR。當1個(ge) 正確的PPP數據幀接收之後，PPP的ISR通過調度程序調用PPP輸入程序，然後PPP輸入程序從(cong) 串行設備的數據緩存中將整個(ge) PPP數據幀讀出，根據PPP的數據幀規則進行處理，也就是分別放入IP輸入隊列或者協議控製任務的輸入隊列。
　　PPP現在已經廣泛為(wei) 各種ISP（Internet Sever Provider）接受，而Linux操作係統下完全支持PPP協議。在Linux 下網絡配置過程中，通過1個(ge) Modem建立與(yu) ISP的物理上的連接，然後tion。在接口（Interface）裏麵加入PPP設備，填入ISP電話號碼、用戶以及密碼，同時將本地IP和遠端IP設置為(wei) 0.0.0.0，修改/ETC/PPP/OPTION，加上DEFAULTROUE，由ISP提供缺省路由，這樣就完成了設備的PPP數據鏈路設置過程，可以通過Internet實現遠程控製。

結束語
　　該設計方法已成功應用於(yu) 智能交換係統的交通參數檢測係統中。在該係統中，采用4塊DSP視頻檢測卡實現4個(ge) 不同路麵區域的交通參數檢測，同時采用Linux作為(wei) 通信平台的操作係統；通過PPP協議建立與(yu) 監控中心的連接，實現監控中心對各個(ge) 視頻檢測卡的遠程控製。
　　本文提出的視頻檢測和遠程控製的嵌入式係統；通過PPP協議建立與(yu) 監測中心的連接，實現監控中心對各個(ge) 視頻檢測卡的遠程控製。
　　本文提出的視頻檢測和遠程控製的嵌入式係統設計方案，充分利用了DSP的高性能的數據處理功能和嵌入係統操作係統的實時穩定的特點，采用PPP協議建立與(yu) Internet的連接，實現視頻檢測的遠程控製。這種DSP信號處理與(yu) 嵌入式係統相結合的模式，可以廣泛應用於(yu) 工業(ye) 控製、產(chan) 品製造、智能交通等的視頻檢測領域，具有廣泛的應用前景。