基于ARM＋DSP双核的电视信号采集系统设计＊

侯冬晴

（吉首大学信息科学与工程学院，湖南吉首 416000）

基于ARM＋DSP双核的电视信号采集系统设计＊

侯冬晴

（吉首大学信息科学与工程学院，湖南吉首 416000）

为节约电视信号采集系统成本和减少功耗，设计了一款基于ARM＋DSP双核的电视信号采集系统.该系统的中央处理器采用TI公司的TMS320DM8168.DSP完成电视信号的采集和压缩，ARM将压缩的数据传送到视频服务器.操作系统采用Linux操作系统，用来完成软、硬件的管理.软件开发需要完成的任务是操作系统的移植、驱动程序和应用软件的编程.

双核心ARM；电视信号采集系统；Linux操作系统；驱动程序

虽然许多电视节目在网上同步播出或者在网上能够找到，但是时间长了，有很多电视节目无法找到.为了便于用户能够保存自己喜爱的电视节目，并设定节目录制的时间段，笔者开发了基于ARM的电视信号采集系统.

现行的电视信号采集方案为计算机加视频采集卡的形式，由视频采集卡完成模拟AV信号转换成数字信号，由DSP处理器压缩成CIF数据格式，再利用PCI接口传送给计算机.计算机将接收到的图像保存到本机硬盘上或传送到视频服务器上.［1］该方案存在下列不足之处：（1）一个采集点需要1台计算机和1块视频采集卡，设备的成本很高；（2）需要计算机及其辅助设备24h开机，电源损耗很大；（3）电脑24h开机，引发火灾的可能性很大，特别在炎热的夏天，会给人们的生命财产带来很大的威胁.

1 系统设计方案

图1 电视信号采集系统的设计方案

电视信号采集系统由电视信号采集本地机、互联网和数据视频服务器组成，该电视信号采集系统能够为互联网上的其他计算机提供视频服务.电视信号采集系统设计方案如图1所示.

电视信号采集系统中的本地机电视信号采集设备，由电视机顶盒和电视信号采集本地机组成.电视机顶盒机接收的内容除了模拟图像和声音之外，还能够接收数据内容，包括电子节目指南、因特网网页、字幕等.机顶盒的输出是分离的模拟音频和视频信号，简称AV信号.

本地机的硬件由音视频前端处理模块和核心处理模块组成.核心处理模块由显示器、键盘／鼠标、遥控终端、ARM＋DSP双核处理器、闪存、内存、硬盘等组成，其功能是将分离的音视频输入信号经过A／D转转换后，音频信号以音频流的格式输出，视频信号以BT.656的格式输出.［2］

视频服务器用来存放来自本地机的音视频文件，须编写视频服务器服务软件，其功能是接收来自本地机的音视频文件，完成常规的文件管理任务，保存、播放、暂停、编辑音视频文件，为互联网上的其他计算机提供音视频服务.

互联网上的计算机能够共享视频服务器提供的视频服务，常规的软件都有现成的，能够实现电视节目的观看、保存、编辑等功能.

2 本地机的硬件系统设计

电视信号采集系统本地机是电视信号采集系统的重要组成部分.本地机的主要硬件由音视频前端处理模块和核心处理模块组成，具体的组成如图2所示.

图2 本地机的硬件组成

音视频前端处理模块接收来自多个机顶盒输出的多路音视频信号，这些信号为音视频分离的YUV信号，经过亮度和色彩分离后形成音视频流.视频输出的是格式为BT.656的色差信号.音频可以输出解码后的数字信号，也可以输出编码后的音频模拟信号.

核心处理模块由显示器、键盘／鼠标、遥控终端、ARM＋DSP双核处理器、闪存、内存和硬盘等模块组成.［3］音视频前端处理模块接收多路的音频和视频输入信号，并将这些信号经过模数转换后的视频信号以BT.656的格式输出，音频信号以音频流的格式输出.

本地机中处理器采用的是ARM＋DSP双核结构.DSP数字信号处理器只负责处理音视频流，形成音视频文件，其他的任务都由ARM核完成.本地机核心处理模块可以通过两线串口对音视频前端处理模块进行控制，实现对音频信号的采样频率，对视频信号的色调、饱和度、对比度、亮度和锐利度的控制.同时，核心处理模块通过串行口和遥控终端通信，本地机运行遥控终端软件，其功能是向遥控终端发各种命令，通过遥控终端控制机顶盒，完成电视节目的选台、音量的调节、节目的搜索、制式选择等所有电视机顶盒的功能.

3 软件系统设计

本地机的软件采用的是嵌入式的Linux操作系统，其任务是完成对软件和硬件的管理工作.软件层次可分为3层（Linux内核层、驱动层和应用层），主要任务是开发部分驱动程序、编写服务软件、编写信号采集软件、编写遥控软件等.软件层次如图3所示.

图3 本地机的软件层次

Linux是基于Unix概念而发展出来的操作系统，Linux具有与Unix系统相似的程式介面和操作方式，继承了Unix稳定并且效率高的特点.由于Linux是基于GPL授权下的产物，因此任何人皆可以自由取得Linux.Linux因支援者众多，有相当多的热心团体、个人参与其中的开发，故可以随时获得最新的安全资讯，并给予随时地更新，亦即具有相对安全的特点.基于这些优点，本系统采用Linux操作系统.

完成嵌入式Linux操作系统的移植，需要4个步骤：（1）Bootloader的移植；（2）Linux内核的移植；（3）根文件系统的移植；（4）图形界面的移植.这4个步骤成功完成后，Linux操作系统能够在本地机上成功运行.

因为本地机的核心功能是将电视信号转化成音视频文件，所以系统需编写本地机音视频文件的管理软件，该软件实现音视频文件保存的功能，其文件操作由操作系统完成.这样就可以通过互联网将音视频文件发送到视频服务器，为互联网上的其他计算机提供视频服务.

4 结语

设计了一款基于双核心的ARM＋DSP电视信号采集系统，电视信号采集系统采用最新的嵌入式处理器，将ARM技术和DSP技术紧密的结合在一起.用此处理器开发的电视信号采集系统，不仅能够节省硬件成本，而且能够减少功耗.信号采集系统采用Linux操作系统，不仅稳定可靠，而且是自由软件.

［1］ 温淑鸿，苏 宇，柴剑平，等.基于嵌人式系统的广播电视数据采集回传技术［J］.电视技术，2011，35（6）：53－56.

［2］ 孙继业，杨海钊，江汉文.电视播出信号监控报警系统设计与实现［J］.现代电视技术，2009（7）：118－122.

［3］ 姚 旸.利用FPGA实现视频信号的采集［J］.广播电视技术，2009（2）：14－15.

Design of TV Signal Collecting System Based on Double Core ARM＋DSP

HOU Dong－qing
（College of Information Science and Engineering，Jishou University，Jsihou 416000，Hunan China）

The paper discusses the TV signal collecting system based on double core ARM＋DSP.The CPU of this collecting system makes use of TMS320DM8168by T1Corporation.The DSP core of collecting system achieves the TV signal collecting and compression，and the ARM core finishes the task of transferring the data to video server.This collecting system makes use of Linux operating system，which functions to manage the hardware and the software.The tasks of developing software is the transplant of operating system，the compiling of driving program and the programming of application software.This collecting system can operate at lower cost and power consumption than those by traditional PC visual collecting card construction.

double core of ARM＋DSP；TV signal collecting system；Linux operating system；driving program

TN919.8

A

10.3969／j.issn.1007－2985.2013.06.009

1007－2985（2013）06－0030－03

2013－08－25

侯冬晴（1974－），男，湖南张家界人，吉首大学信息科学与工程学院副教授，硕士，主要从事嵌入式系统研究.