車載終端的設計是根據系統的總體要求,將硬件電路劃分為獨立的硬件功能模塊(CPU模塊、視頻輸入模塊、CDMA模塊、GPS模塊等),并給出各個硬件模塊的功能定義以及他們之間的關系。
CPU模塊
TI公司推出的一款雙核多媒體處理器。它內部集成了兩個處理器:ARM7TDMIRISC處理器;TMS320C5409DSP,并帶有兩個協處理器--圖像加速器(iMX)和可變步長編解碼器(VLCD)。DM270還集成了SDRAM控制器、CCD可編程控制器、預覽引擎(Previewengine)、專用的硬件3A模塊可以消除主處理器的某些任務負擔,如:白平衡、自動曝光和自動調焦。除此之外,還有USB、UART、SPI、外圍存儲接口等功能。
視頻輸入模塊
視頻輸入模塊主要由鏡頭模塊和模擬前端電路組成。模擬前端的作用是將圖像傳感器輸出的模擬信號鉗位放大,并完成A/D轉換,這里采用的是TVP5150。TVP5150是TI的一款高質量數字視頻解碼器,可以很方便將模擬視頻信號轉換成數字視頻信號。TVP5150由一組內部寄存器初始化并控制,因此在系統復位上電時DM270要通過I2C對TVP5150進行初始化。
CDMA模塊和網絡模塊
作為監(jiān)控調度系統,首先要考慮監(jiān)控覆蓋范圍、實時性、車輛容量、刷新速率等要求,選擇合適的無線數據鏈路。由于長途客車的行駛范圍比較大,所以本系統選擇無線網絡覆蓋范圍較大的CDMA網絡。
CDMA是碼分多址的英文縮寫(CodeDivisionMultipleAccess),它是在數字技術的分支--擴頻通信技術上發(fā)展起來的一種移動通信技術。本系統采用Q2358CRJ45接口模塊作為CDMA接入設備,它內嵌TCP/IP協議棧,支持高達153.6Kb/s的數據吞吐率,適合窄帶寬視頻傳輸,有相當高的穩(wěn)定性。由于系統采用了先進的MPEG-4編碼技術,所以完全可以適應CDMA的傳輸速率。
網絡模塊也是本系統中一個重要的組成環(huán)節(jié),采用的是AX88796網卡芯片。它負責將CPU處理后的數據(MPEG-4視頻數據、GPS數據)通過RJ45接口發(fā)送給CDMA模塊,CDMA模塊再根據目的地址把數據送給監(jiān)控中心。
GPS模塊
GPS(GlobalPositioningSystem)是一套由美國國防部歷時20年,耗資200億美元,于1994年建成的衛(wèi)星定位系統,其基本原理是利用繞著地球的24顆衛(wèi)星所發(fā)射的信號,再加以幾何上的計算,來得到接收者的位置。本系統采用的是MotorolaUART接口的一款GPS模塊,定位誤差小于25米,測量速度范圍是515米/秒。該模塊將接收的衛(wèi)星數據轉換為規(guī)定的數據格式,其中包括經度、維度、高度、速度等。CPU從串口讀取這些數據,確定車輛的位置與速度。
FLASH和SDRAM模塊
本系統設計2M的NORFLASH用來存儲程序,NORFLASH的2M空間被劃分為四部分,分別存放Bootloader、參數、內核和文件系統。16M的SDRAM用于系統軟件的運行以及各種數據(MPEG-4視頻數據、GPS數據)的存取。
車載終端軟件設計
基于DM270的軟件設計分為兩部分:ARM端設計、DSP端設計。DSP端的軟件設計主要是圖像算法的設計,本系統采用的是MPEG-4算法,同時把DSP作為嵌入式uClinux的外部設備,并編寫DSP的驅動程序,注冊進內核;ARM端運行uClinux操作系統,處理非成像功能,用來控制整個系統的各個模塊。