小型机载数字视频记录系统的设计与实现
航空机载视频数据是反应飞行状况的重要数据,在飞行员的日常训练中发挥着十分重要的作用,传统的记录机载视频数据的方法是采用磁带机记录,磁带机存在体积大、检索不便、图像清晰度低、成本高等缺点,随着大规模集成电路的发展和半导体存储技术的发展,研制小型化的机载数字视频记录系统成为可能,数字化视频记录系统将摄像头获得的模拟信号转变成数字视频数据,经过压缩记录在大容量的存储器上,并能有效消除噪声,加快拷贝和复制速度,快速回放和查找,同时还可以通过计算机网络进行传送。
1 系统总体设计与工作原理
本系统的主要目标之一是实现系统的小型化,为此采用硬件压缩,核心芯片采用zepax公司的sz1510高性能压缩编码芯片。sz1510可工作于mjpeg、mpeg-1编码以及vcd格式的视频编码等多种模式,mjpeg编码图像质量很好,但码率很高,需大容量的磁盘存储器,由于磁盘存储器对工作环境要求较高,在机载环境下若采用磁盘存储器则必须增加相应的减震、恒温等防护设备,从而导致体积大大增加,而mpeg-1编码压缩比高,码率相对较低,且图像质量满足实际需要和系统设计要求,因此本系统选用mpeg-1编码方案,同时,通过采用大容量的半导体存储器,大大减少了系统的体积,提高了系统的抗震性、可靠性,实现了系统的小型化。
系统的总体结构如图1所示,硬件电路主要包括视频音频解码单元、压缩编码单元、译码逻辑及接口单元、控制单元、存储单元5个部分。
系统上电后,som2386初始化音视频编码模块,系统正常启动后,saa7113对输入的复合视频信号进行解码,生成ccir-601数字视频流,ak4550采集输入的模拟音频信号,生成pcm数字音频流,分别送入压缩编码芯片sz1510,压缩成mpeg-1系统流后,在som2386控制下以文件形式存储到电子硬盘。
2 硬件设计
为提高系统的可维护性及降低维修成本,本系统硬件结构采用模块化的设计方法,系统分为3个模块:
a）视频音频解码及压缩编码模块：包括saa7113、mk2703、ak4550、sz1510、sdram;
b）逻辑连接、转换及接口模块：包括epm7128、max232、rs232接口、ide接口、控制、状态信号接口;
c）控制及存储模块：包括som238**电子硬盘。
各模块分别做成相对独立的电路板,模块间用接插件相连,若系统中某个模块出现故障,只需更换该模块,不必更换整个系统,有利于节约时间和降低成本。
2.1 视频音频解码及压缩解码部分设计
视频解码器采用philips公司的saa7113,是一种可编程视频处理芯片,通过简单的i2c总线可对其实现编程控制,具有4路视频输入、抗混叠滤波、自动钳位和增益控制、多制式解码以及亮度、对比度和饱和度控制等功能,为系统设计带来极大的方便,它对输入的pal制式复合视频信号进行采样,解码后生成8bit/象素的ccir-601数字视频流（颜色空间为ycbcr,取样为4：2：2）,送到视频压缩芯片sz1510的数字视频输入接口,它的输入时钟由24.576mhz的有源晶振提供,为sz1510提供场同步信号vs和行同步信号hs,同时,27mhz的
