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数字化可视对讲系统设计与实现
作 者: 邱悦
导 师: 李强
学 校: 南京理工大学
专 业: 电气工程
关键词: 可视对讲 i.MX27 H.264 信号完整性 设备驱动
分类号: TN929.54
类 型: 硕士论文
年 份: 2014年
下 载: 21次
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内容摘要
随着国民经济的增长和科技水平的提高,人们对家居环境的要求也日益升高,可视对讲系统已经成为住宅小区必不可少的基础设施。传统的对讲系统采用模拟音视频信号传输,存在施工布线复杂、成本高、容易占线、传输距离有限、抗干扰能力差、稳定性差、无法兼容等局限性。而数字化技术的导入弥补了以上缺陷。本文对模拟可视对讲系统进行数字化改造,设计完成了数字可视对讲系统的核心部分——数字联网切换器。首先研究了目前可视对讲系统发展趋势以及网络音视频传输的相关技术,对比了多种音视频编解码标准以及系统架构,结合本系统的设计需求,提出了以多媒体SoC处理器i.MX27为核心的总体设计方案。其次,本文详细介绍了联网切换器各功能模块的工作原理与实现方法,包括H.264视频编解码、音频处理、DDR内存、RTC实时时钟、RS-232/485通讯、以太网通讯等,并根据各模块外设芯片的功能特性完成原理图设计。然后本文基于高速电路信号完整性理论,考虑信号反射、串扰、电源完整性等因素,结合高速PCB设计经验,对PCB层叠、器件布局、传输线宽、线间距等进行规则设定,最终完成了PCB设计。另外,本文根据应用需求,在Linux系统开发环境下对Bootloader以及GPIO、RS485等设备驱动程序进行设计与修改,为应用程序提供API。最后对联网切换器进行模块化调试以及系统联调,验证设计的正确性。经过调试,数字化改造后的可视对讲系统实现了门口机与室内机之间的双向视频通话、视频监控、拍照、录音、开锁、报警等功能。系统运行稳定,视频通话效果良好。
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全文目录
摘要 5-6 Abstract 6-10 第1章 绪论 10-16 1.1 研究意义及背景 10-11 1.2 可视对讲系统研究现状 11 1.3 关键技术发展现状 11-14 1.3.1 视频编解码标准 11-12 1.3.2 视频处理架构方案 12-14 1.4 论文研究内容 14-15 1.5 论文章节安排 15-16 第2章 总体方案设计 16-20 2.1 需求分析 16-18 2.1.1 模拟可视对讲系统 16 2.1.2 数字可视对讲系统 16-17 2.1.3 数字联网切换器功能要求 17-18 2.2 总体设计 18-19 2.2.1 处理器芯片选型 18 2.2.2 总体方案 18-19 2.3 本章小结 19-20 第3章 硬件系统设计 20-42 3.1 i.MX27处理器 20-23 3.1.1 i.MX27概述 20-21 3.1.2 视频处理单元工作原理 21-23 3.2 存储模块 23-26 3.2.1 DDR内存 23-24 3.2.2 NAND FLASH 24-25 3.2.3 SD卡存储 25-26 3.3 电源模块 26-29 3.3.1 系统供电需求 26-27 3.3.2 电源模块设计 27-29 3.4 复位模块 29-30 3.5 RTC模块 30-31 3.6 通信模块 31-34 3.6.1 RS232模块 31-32 3.6.2 RS485模块 32-33 3.6.3 以太网模块 33-34 3.7 视频模块 34-38 3.7.1 视频输入模块 34-37 3.7.2 视频输出模块 37-38 3.8 音频模块 38-41 3.8.1 声卡模块 38-40 3.8.2 回音抑制模块 40-41 3.9 本章小结 41-42 第4章 PCB设计与信号完整性 42-50 4.1 信号完整性理论 42-46 4.1.1 反射与振铃 42 4.1.2 串扰 42-43 4.1.3 电源噪声 43-44 4.1.4 回流路径的影响 44-45 4.1.5 高速电路中电容的使用 45-46 4.2 PCB层叠设计 46-47 4.3 DDR布线设计 47-48 4.4 PCB设计成果 48 4.5 本章小结 48-50 第5章 设备驱动开发 50-62 5.1 设备驱动概述 50 5.2 Bootloader的改写 50-55 5.2.1 Bootloader概述 50-51 5.2.2 NAND Flash Boot 51-52 5.2.3 i.MX27时钟配置 52-55 5.3 GPIO驱动开发 55-58 5.3.1 udev概述 55-56 5.3.2 platform设备模型 56-57 5.3.3 GPIO驱动编写 57-58 5.4 RS485总线驱动设计 58 5.5 视频模块芯片配置 58-59 5.5.1 TVP5150芯片配置 58-59 5.5.2 CH7024芯片配置 59 5.6 声卡芯片配置 59-60 5.7 本章小结 60-62 第6章 系统调试与运行 62-70 6.1 供电与时钟调试 62-63 6.2 系统烧写 63-64 6.2.1 Bootloader及内核烧写 63 6.2.2 文件系统烧写 63-64 6.3 RTC模块调试 64-65 6.4 RS-485通信模块调试 65-66 6.5 视频模块调试 66 6.6 音频模块调试 66-67 6.7 系统联调 67-69 6.8 本章小结 69-70 第7章 总结与展望 70-72 致谢 72-74 参考文献 74-75
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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信 > 无绳电话系统
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