车载终端的设计是根据系统的总体要求,将硬件电路划分为独立的硬件功能模块(CPU模块、视频输入模块、CDMA模块、GPS模块等),并给出各个硬件模块的功能定义以及他们之间的关系。
CPU模块
TI公司推出的一款双核多媒体处理器。它内部集成了两个处理器:ARM7TDMIRISC处理器;TMS320C5409DSP,并带有两个协处理器--图像加速器(iMX)和可变步长编解码器(VLCD)。DM270还集成了SDRAM控制器、CCD可编程控制器、预览引擎(Previewengine)、专用的硬件3A模块可以消除主处理器的某些任务负担,如:白平衡、自动曝光和自动调焦。除此之外,还有USB、UART、SPI、外围存储接口等功能。
视频输入模块
视频输入模块主要由镜头模块和模拟前端电路组成。模拟前端的作用是将图像传感器输出的模拟信号钳位放大,并完成A/D转换,这里采用的是TVP5150。TVP5150是TI的一款高质量数字视频解码器,可以很方便将模拟视频信号转换成数字视频信号。TVP5150由一组内部寄存器初始化并控制,因此在系统复位上电时DM270要通过I2C对TVP5150进行初始化。
CDMA模块和网络模块
作为监控调度系统,首先要考虑监控覆盖范围、实时性、车辆容量、刷新速率等要求,选择合适的无线数据链路。由于长途客车的行驶范围比较大,所以本系统选择无线网络覆盖范围较大的CDMA网络。
CDMA是码分多址的英文缩写(CodeDivisionMultipleAccess),它是在数字技术的分支--扩频通信技术上发展起来的一种移动通信技术。本系统采用Q2358CRJ45接口模块作为CDMA接入设备,它内嵌TCP/IP协议栈,支持高达153.6Kb/s的数据吞吐率,适合窄带宽视频传输,有相当高的稳定性。由于系统采用了先进的MPEG-4编码技术,所以完全可以适应CDMA的传输速率。
网络模块也是本系统中一个重要的组成环节,采用的是AX88796网卡芯片。它负责将CPU处理后的数据(MPEG-4视频数据、GPS数据)通过RJ45接口发送给CDMA模块,CDMA模块再根据目的地址把数据送给监控中心。
GPS模块
GPS(GlobalPositioningSystem)是一套由美国国防部历时20年,耗资200亿美元,于1994年建成的卫星定位系统,其基本原理是利用绕着地球的24颗卫星所发射的信号,再加以几何上的计算,来得到接收者的位置。本系统采用的是MotorolaUART接口的一款GPS模块,定位误差小于25米,测量速度范围是515米/秒。该模块将接收的卫星数据转换为规定的数据格式,其中包括经度、维度、高度、速度等。CPU从串口读取这些数据,确定车辆的位置与速度。
FLASH和SDRAM模块
本系统设计2M的NORFLASH用来存储程序,NORFLASH的2M空间被划分为四部分,分别存放Bootloader、参数、内核和文件系统。16M的SDRAM用于系统软件的运行以及各种数据(MPEG-4视频数据、GPS数据)的存取。
车载终端软件设计
基于DM270的软件设计分为两部分:ARM端设计、DSP端设计。DSP端的软件设计主要是图像算法的设计,本系统采用的是MPEG-4算法,同时把DSP作为嵌入式uClinux的外部设备,并编写DSP的驱动程序,注册进内核;ARM端运行uClinux操作系统,处理非成像功能,用来控制整个系统的各个模块。