摘 要： 采用MPEG-4压缩算法、DSP技术和现代电子技术，研制了汽车运行状况图像监测系统。在总体设计方案的基础上，基于DSP芯片ADSP-BF533设计了系统硬件，并采用C语言与汇编语言进行混合编程，开发了系统软件。为提高系统可靠性和稳定性，从软、硬件两方面采取了抗干扰措施。本文所研制的汽车运行状况图像监测系统具有对大量视频图像数据的存储、压缩和回放等功能，能够实现对汽车运行状况图像实时记录。
关键词： 汽车 图像监测 MPEG-4 DSP技术
目前交通事故责任的认定令公安部门、交通部门、保险公司、汽车生产厂商非常关注。目前，所有事故原因的调查、分析、统计工作都只能根据事故发生后现场的状况来推断，所以难免有不符合事实的情况。
随着数字技术的发展，图像数据压缩编码技术及其标准的改进，以及芯片成本的不断下降，使得嵌入式实时图像监测系统的研究受到了人们的重视。本文采用美国模拟器件公司最新推出的专用音视频处理芯片ADSP-BF533和目前流行的MPEG-4视频压缩算法，通过IDE接口硬盘研制了汽车运行状况图像智能监测系统。该系统不但具有汽车运行图像采集功能，能为交通事故和盗车分析提供有力的证据，而且结构简单、成本低、可靠性高、可移植性强、扩展灵活，不仅可以满足汽车图像的监测，而且还可以应用到金融、交通、公安、监狱、广场、小区等图像监控场所，具有广泛的应用前景。
1 设计方案
汽车运行状况图像监测系统的结构图如图1所示。
系统主要由视频图像采集模块、图像压缩编码模块、编码数据存储模块、GPS模块及电源电路组成。其中视频图像采集模块使用CMOS摄像头OV7648采集视频数据；图像压缩编码模块通过MPEG-4压缩编码库将OV7648输出的ITU-R656数字信号进行压缩编码；编码数据存储模块的功能将编码数据通过FAT32文件系统存储于硬盘；GPS模块为系统提供实时时间、行车速度以及经纬度等信息。由于视频图像数据量大，而ADSP-BF533内部存储器容量有限，所以外扩了SDRAM作为视频图像数据的缓存器；该系统的程序全部存储于外扩的Flash上；整个系统的供电电源由汽车上的直流蓄电池供电，使用DC-DC电压模块获得各部分电路所需的电压。
系统工作过程如下：ADSP-BF533通过DMA方式从PPI接口将摄像头输出的数字视频信号直接存入SDRAM；当采集完一帧数据后，DMA产生中断，ADSP-BF533从SDRAM中读入数据进行MPEG-4视频编码，编码后的数据存入SDRAM；每当压缩后的数据超过8KB时调用一次FAT32文件系统，将数据存入硬盘。每当检测到汽车启动时，将新建一个视频文件，在检测到停车时，结束该文件。GPS模块为系统提供实时时间、经纬度和行车速度等信息，并通过LCD显示出来。当系统检测到汽车连续行驶2个小时以上时，将通过蜂鸣器报警，以提示司机疲劳驾驶，并在行车记录中进行记录。
2 系统的硬件设计
2.1 ADSP-BF533最小系统
2.1.1 ADSP-BF533数字处理器芯片
Blackfin processor是美国模拟器件公司推出的一类新型的嵌入式处理器，专门应用在数字图像处理领域。其运算速度快，具有多种外设接口，可以方便地进行各种扩展。本课题选用Blankfin processor系列中的ADSP－BF533，它拥有运算速度高达600MHz的DSP内核，采用了ADI公司和Intel公司联合开发的MSA架构技术，内含2个16位乘法器，2个40位累加器，2个40位算术逻辑单元(ALU)，4个8位视频ALU以及1个40位移位器，提供了专门的视频处理硬件单元和视频处理指令，并支持动态电源管理，充分满足了实时图像处理的要求[3]。
2.1.2 存储器电路
因为视频数据信息量很大，而ADSP-BF533内部存储器容量有限，所以系统外扩SDRAM作为视频数据的缓存器。SDRAM与ADSP-BF533的接口图如图2所示。
系统SDRAM采用Hynix公司的HY57V561620，它是一款高速的同步动态存储器，组成结构为4Banks×4M×16bit。
系统程序存储在Flash中。Flash选用ADI公司的AM29LV800BT。其容量为1MB，工作电压为2.7V～3.6V，可以被配置为8位或者16位的数据宽度。
AM29LV800BT与ADSP-BF533接口图如图3所示。
2.2 视频图像采集
CMOS图像传感器芯片选用ADI公司推荐的OmniVision OV6650。这款芯片的像素阵列是352×288；具有自动曝光、自动白平衡、自动增益等功能；视频信号输出有RGB、YUV、YCrCb等多种模式；可以通过I2C总线进行控制，被广泛应用于图像采集领域。
CMOS图像传感器通过一个CAMERA INTERFACE 口与ADSP-BF533连接。CMOS传感器与ADSP-BF533接口图如图4所示。
