專利名稱：機(jī)車視頻路況記錄監(jiān)視儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種機(jī)車視頻路況記錄監(jiān)視儀。
背景技術(shù)：
目前，六次鐵路大提速將達(dá)到前所未有的200公里/小時(shí)，這個(gè)速度在國際鐵路聯(lián)盟的定義中，已屬高速范圍?！岸阼F路上，200公里時(shí)速和160公里時(shí)速完全是兩碼事”，由此會(huì)引發(fā)出一系列技術(shù)、安全、利益、管理等方面諸多問題。從1997、4～2004、4我國鐵路已進(jìn)行了五次大提速，雖說在每次提速前，鐵路部門對運(yùn)行線路都進(jìn)行了大規(guī)模的改造。所有這一切行動(dòng)都是為了列車更安全地行駛，我們都知道，軌道不平整，火車就會(huì)顛，開得越快，“上下跳、左右晃”得就越明顯?！吧舷绿妥笥一巍闭峭{火車安全的重要表現(xiàn)。而另一方面，在我國的鐵路線上是客貨混跑，既要讓貨車?yán)枚啵忠尶蛙嚺艹龈咚?，這種挑戰(zhàn)是史無前例的。這就要求火車司機(jī)不但要有駕馭高速列車的嫻熟技術(shù)，而且還要目不轉(zhuǎn)睛地注視列車前方路況情況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患，采取相應(yīng)解救的措施。但在高速行駛的列車上，由于人體生理存在的特有現(xiàn)象，長時(shí)間注視某一單調(diào)的景物，眼睛極易產(chǎn)生疲勞，若稍不注意，就有可能造成重大的安全事故。高速公路上頻發(fā)的安全事故，百分之八九十的是由于車速過快，車輛駕駛員精力不集中而來不及采取措施，事故就發(fā)生了，所以說“速度”是一把雙刃劍。而現(xiàn)有機(jī)車數(shù)字視頻監(jiān)視系統(tǒng)由傳統(tǒng)機(jī)械減震方法而不能達(dá)到高質(zhì)量畫面。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種機(jī)車視頻路況記錄監(jiān)視儀，解決了現(xiàn)有機(jī)車數(shù)字視頻監(jiān)視系統(tǒng)存在的得不到高質(zhì)量畫面的問題。
本實(shí)用新型包括前端設(shè)備、總電源、主機(jī)、顯示器、編程盒，主機(jī)包括視頻采集電路、圖像穩(wěn)定電路、視頻切換電路、視頻壓縮電路、可編程邏輯接口擴(kuò)展電路、嵌入式處理器電路、以太網(wǎng)接口電路、硬盤接口電路，前端設(shè)備與視頻采集電路的輸入端相連，視頻采集電路分別與視頻切換電路、可編程邏輯接口擴(kuò)展電路及嵌入式處理器電路相連，視頻切換電路分別與可編程邏輯接口擴(kuò)展電路、顯示器及視頻壓縮電路相連，視頻壓縮電路與可編程邏輯接口擴(kuò)展電路相連，可編程邏輯接口擴(kuò)展電路與嵌入式處理器電路相連，可編程邏輯接口擴(kuò)展電路與硬盤接口電路相連，嵌入式處理器電路與以太網(wǎng)接口電路相連，編程盒通過紅外線傳輸模式與嵌入式處理器電路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送；它還包括圖像穩(wěn)定處理電路、圖像穩(wěn)定處理電路的一端與視頻采集電路相連，另一端與視頻切換電路的輸入端相連。
本實(shí)用新型能夠通過一個(gè)500mm焦距的彩色攝像機(jī)捕捉到機(jī)車行進(jìn)前方1～2公里內(nèi)的視頻路況信息并送往主機(jī)進(jìn)行處理。圖像畫面通過圖像穩(wěn)定處理電路的處理，消除了在高速行駛的列車上拍攝遠(yuǎn)距離圖像的劇烈抖動(dòng)，再現(xiàn)的畫面清晰逼真。本實(shí)用新型還可在機(jī)車頭的正前方或左右兩側(cè)分別安裝廣角或普通攝像機(jī)，以便將機(jī)車前方較近或向后的圖像傳送到顯示器上進(jìn)行顯示，這樣機(jī)車司機(jī)就可同時(shí)通過顯示器屏幕清楚地看到列車行駛前方較遠(yuǎn)、較近處和機(jī)車后部左右兩側(cè)的路況信息，這些視頻信息經(jīng)處理后都可同時(shí)進(jìn)行存儲(chǔ)。再者若機(jī)車行進(jìn)前方的路軌上有較大物體時(shí)(如人、牲畜或其它物體)，產(chǎn)品會(huì)發(fā)出報(bào)警提示，以提醒機(jī)車司機(jī)采取相應(yīng)的措施，消除事故隱患。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。


圖1是本實(shí)用新型功能原理框圖；圖2是本實(shí)用新型總電源電路圖；圖3是本實(shí)用新型視頻采集電路圖；圖4是本實(shí)用新型圖像穩(wěn)定處理電路圖；圖5是本實(shí)用新型視頻切換電路圖；圖6是本實(shí)用新型視頻壓縮電路圖；圖7是本實(shí)用新型可編程邏輯接口擴(kuò)展電路圖；圖8是本實(shí)用新型嵌入式處理器電路圖；圖9是本實(shí)用新型以太網(wǎng)接口電路圖；圖10是本實(shí)用新型硬盤接口電路圖。
具體實(shí)施方式
附圖標(biāo)記含義如下前端設(shè)備CCD、總電源A1、主機(jī)B2、圖像穩(wěn)定處理電路B23、視頻壓縮電路B25、以太網(wǎng)接口電路B28、硬盤接口電路B29、嵌入式處理器電路CPU、顯示器C3、編程盒D4、第一電源模塊U1、第二電源模塊U2、第三電源模塊U3、第四電源模塊U4、第五電源模塊U5、視頻采集電路U6、芯片U7、圖像穩(wěn)定處理電路有源晶振U8、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U9、圖像穩(wěn)定處理電路程序存儲(chǔ)器U10、視頻切換電路U11、壓縮芯片U12、視頻壓縮電路數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U13、可編程邏輯接口擴(kuò)展電路U14、嵌入式處理器芯片U15、嵌入式處理器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U16、嵌入式處理器程序存儲(chǔ)器U17、紅外收發(fā)模塊U18、嵌入式處理器有源晶振U19、復(fù)位芯片U20。
圖2示出了本實(shí)用新型總電源電路圖，總電源A1為主機(jī)提供電源，該電源的主要技術(shù)性能為輸入電壓DC88～185V或18～36V；輸出電流10A；電源模塊工作方式開關(guān)型；變換頻率2MHz；紋波電壓不大于10mV；效率85％～90％；輸入輸出級隔離1500V；能承受DC1.8KV、持續(xù)時(shí)間45μS的浪涌電壓沖擊。輸入電壓為DC110或DC24兩種(電源模塊不同)，電源經(jīng)由開關(guān)SW1、保險(xiǎn)F1、防反接電路D1并經(jīng)濾波電容C1和瞬間電路抑制器D2輸入給第一電源模塊U1，經(jīng)過第一電源模塊U1的直流-直流(DC-DC)轉(zhuǎn)換后由電容C3、電容C4、電容C5和電感L1、電感L2的濾波，從第一電源模塊U1的6、7腳輸出+9V直流電壓。+9V直流電壓分別與第二電源模塊U2、電源模塊第三電源模塊U3的輸入端相連，其中一路經(jīng)第二電源模塊U2的線性穩(wěn)壓并經(jīng)電容C6、電容C7、電容C8、電容C9的濾波，輸出穩(wěn)定的+5V電壓。另一路經(jīng)電源模塊第三電源模塊U3和晶體管Q1、二極管D3、電感L3等器件組成的開關(guān)降壓電路，將+9V電壓降為+3.3V輸出。輸出的+3.3V電壓不但要給系統(tǒng)各板提供電源，還分2路分別經(jīng)第四電源模塊U4、第五電源模塊U5等元器組成的穩(wěn)壓電路輸出系統(tǒng)所需的+1.4V和+1.8V電壓。電容C21、電容C22、電容C23、電容C24、電容C25、電容C26、電容C27、電容C28、電容C29、電容C30、電容C31、電容C32、電容C33、電容C34、電容C35、電容C36、電容C37、電容C38、電容C39、電感L4、電感L5組成了+5V、+1.4V和1.8V的濾波電路。
圖3示出了本實(shí)用新型視頻采集電路圖。在機(jī)車兩端各裝有一個(gè)500mm焦距的彩色攝像機(jī)，捕捉到機(jī)車行進(jìn)前方1～2公里內(nèi)的視頻路況信息并送往主機(jī)A2進(jìn)行處理。本實(shí)用新型還可在機(jī)車頭的正前方或左右兩側(cè)分別安裝廣角或普通攝像機(jī)，以便將機(jī)車前方較近或向后的圖像傳送到顯示器C3上進(jìn)行顯示，這樣機(jī)車司機(jī)就可同時(shí)通過顯示器屏幕清楚地看到列車行駛前方較遠(yuǎn)、較近處和機(jī)車后部左右兩側(cè)的路況信息，這些視頻信息經(jīng)處理后都可同時(shí)進(jìn)行存儲(chǔ)。再者若機(jī)車行進(jìn)前方的路軌上有較大物體時(shí)(如人、牲畜或其它物體)，產(chǎn)品會(huì)發(fā)出報(bào)警提示，以提醒機(jī)車司機(jī)采取相應(yīng)的措施，消除事故隱患。
前端設(shè)備CCD輸入的模擬視頻信號通過BNC插座J1經(jīng)過由電阻R600、電阻R601、電阻R602、電容C600～C603組成阻抗匹配電路輸入給視頻采集電路U6的55腳，67腳，該芯片可通過I2C總線接口控制，芯片的18、19腳為I2C總線輸入端，I2C總線信號來自嵌入式處理器電路CPU的93、94腳。輸入的視頻信號經(jīng)視頻采集電路U6的處理后，從視頻采集電路U6的2～9腳輸出符合8位ITU-R-601/656的YUV4:2:2數(shù)據(jù)格式AS_D[0…7]數(shù)字視頻信號(1)，視頻采集電路U6的78腳輸出場振蕩頻率信號(1)，視頻采集電路U6的79腳輸出場同步脈沖信號(1)，視頻采集電路U6的82腳輸出行同步脈沖信號(1)，視頻采集電路U6的83腳輸出行消隱信號(1)，視頻采集電路U6的84腳輸出的場行消隱信號(1)，視頻采集電路U6的94腳輸出采樣時(shí)鐘信號(1)，這些信號可直接送入DSP圖像穩(wěn)定處理電路B23進(jìn)行處理。視頻采集電路U6的12腳為時(shí)鐘信號輸入端，27MHz的時(shí)鐘信號來自于視頻切換電路U11。視頻采集電路U6的15腳為復(fù)位端，它來自于可編程邏輯接口擴(kuò)展電路U14。圖中的電容C609～電容C630、電感L7、電感L8分別組成電源濾波電路，給視頻采集電路U6的電源VCC-1和VCC-2端提供純凈的電源。本實(shí)用新型共有4路視頻信號輸入，其余3路的視頻采集電路形式及原理均與該電路相同。視頻采集電路U6的44、48、60、65、72腳為電源VCC-1接口，視頻采集電路U6的1、10、20、30、38、76、88、92、96腳為電源VCC-2接口，視頻采集電路U6的11、21、31、39、42、47、51、54、56、58、61、66、71、77、81、90、93、95、100腳為接地接口。
圖4示出了本實(shí)用新型DSP圖像穩(wěn)定處理電路圖；圖像穩(wěn)定處理電路B23由芯片U7、圖像穩(wěn)定處理電路有源晶振U8、圖像穩(wěn)定處理電路程序存儲(chǔ)器U10、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U9組成，來自視頻采集電路U6的2～9腳的數(shù)字視頻信號(1)、視頻采集電路U6的78腳輸出的場振蕩頻率信號(1)、視頻采集電路U6的79腳輸出的場同步脈沖信號(1)、視頻采集電路U6的82腳輸出的行同步脈沖信號(1)、視頻采集電路U6的83腳輸出的行消隱信號(1)、視頻采集電路U6的84腳輸出的場行消隱信號(1)、視頻采集電路U6的94腳輸出的采樣時(shí)鐘信號(1)，分別輸入給芯片U7的第17、18、27、29、39、46、51、55腳，芯片U7的49腳，芯片U7的47腳，芯片U7的42腳，芯片U7的44腳輸入，芯片U7的60腳，芯片U7的54腳，經(jīng)芯片U7應(yīng)用自適應(yīng)圖像形態(tài)學(xué)處理技術(shù)進(jìn)行校正后，從芯片U7第58、81、95、120、124、135和6腳輸出符合8位ITU-R-601/656的YUV4:2:2數(shù)據(jù)格式A_D[0…7]視頻信號(2)，芯片U7的48腳輸出場振蕩頻率信號(2)、43腳輸出場同步脈沖信號(2)、41腳輸出行同步脈沖信號(2)、45腳輸出行消隱信號(2)、53腳場消隱信號(2)、59腳輸出采樣時(shí)鐘信號(2)，這些信號被送往視頻切換電路U11進(jìn)行處理。圖像穩(wěn)定處理電路有源晶振U8為芯片U7提供時(shí)鐘信號，電容C700、C701與晶體X2組成時(shí)鐘電路。芯片U7的4、16、33、36、62、68、75、91、112、125、130、142腳及圖像穩(wěn)定處理電路程序存儲(chǔ)器U10的11、33腳和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U9的31、25腳為圖像穩(wěn)定處理電路B23的各芯片電源接口。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U9的24、16腳和圖像穩(wěn)定處理電路程序存儲(chǔ)器U10的12、34腳為接地接口。
圖5示出了本實(shí)用新型視頻切換電路圖，視頻切換電路U11可同時(shí)輸入4路視頻信號，它是為了完成這些信號的管理和切換而設(shè)置的。視頻切換電路U11可同時(shí)接收4路8位的數(shù)據(jù)格式，輸出支持模擬和數(shù)字信號輸出，視頻切換電路U11的31腳輸入場同步脈沖信號(2)、30腳輸入行同步脈沖信號(2)、32腳輸入行消隱信號(2)、34腳場行消隱信(2)、35腳輸入采樣時(shí)鐘信號(2)，這些行、場控制信號(2)輸入與圖像穩(wěn)定處理電路B23中芯片U7的41、43、45、48、53、59腳輸出行、場控制信號(2)相連，視頻切換電路U11的36～43腳數(shù)字視頻(2)輸入與芯片U7數(shù)字視頻信號(2)輸出相連，視頻切換電路U11的44～51腳為控制數(shù)據(jù)(1)接口，與控制器通信模式選用并行傳輸模式，它來自可編程邏輯接口擴(kuò)展電路U14的7位數(shù)字信號數(shù)據(jù)。視頻切換電路U11的12、13、14腳為采樣時(shí)鐘(3)、行同步(3)、場同步(3)、與視頻壓縮電路B25中壓縮芯片U12的42腳采樣時(shí)鐘(3)，壓縮芯片U12的43腳行同步(3)，壓縮芯片U12的44腳場同步(3)相連。來自視頻采集電路U6和圖像穩(wěn)定處理電路23的信號從視頻切換電路U11的52腳讀信號(1)輸入端口、53腳寫信號(1)端口、54腳片選信號(1)輸入端口輸入。信號的輸出分為兩路傳送，一路是兩路模擬全電視信號從視頻切換電路U11的27、28腳輸出，送往顯示器C3進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；另一路數(shù)字視頻(3)信號從視頻切換電路U11的19～26腳輸出，送往視頻壓縮電路B25進(jìn)行處理。27MHz的時(shí)鐘信號由視頻切換電路U11的55、56腳連接的X4、電容C100、C102及電阻R100產(chǎn)生，它不但給視頻切換電路U11提供時(shí)鐘信號，還送往視頻采集電路U6提供時(shí)鐘。來自于可編程邏輯接口擴(kuò)展電路U14的復(fù)位信號輸入視頻切換電路U11的復(fù)位輸入端口61腳，來自于可編程邏輯接口擴(kuò)展電路U14的屏顯同步信號、單畫面控制信號和全屏顯示信號、屏顯時(shí)鐘信號分別輸入到視頻切換電路U11的第15～18腳。視頻切換電路U11的57、58、59腳為電源接口，視頻切換電路U11的29、60腳為接地接口。
圖6示出了本實(shí)用新型視頻壓縮電路圖，該電路主要完成視頻圖像的壓縮任務(wù)，以利于圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和網(wǎng)上流覽。它由壓縮芯片U12和視頻壓縮電路數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U13組成，壓縮芯片U12支持MPEG-4等符合ISO/IEC DIS 14996壓縮標(biāo)準(zhǔn)，本實(shí)用新型的視頻信號壓縮全部由硬件完成，這樣又減輕了處理器的工作負(fù)荷，同時(shí)又提高了圖像的壓縮質(zhì)量，使再現(xiàn)的圖像清晰逼真。壓縮芯片U12分有數(shù)字視頻輸入接口，由視頻切換電路U11送來的VPO[0…7]視頻數(shù)據(jù)流和控制信號從壓縮芯片U12的34～41腳輸入，由視頻切換電路U11的12、13、14腳輸入的采樣時(shí)鐘(3)、行同步(3)、場同步(3)信號分別經(jīng)壓縮芯片U12的42腳時(shí)鐘(3)接口、43腳行同步(3)接口、44腳場同步(3)接口進(jìn)入。視頻壓縮電路數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U13為壓縮芯片U12外接的8MHz 32-bit 6ns的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，壓縮芯片U12的68～103腳與視頻壓縮電路數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U13的1～36腳相連，支持4MB或8MB標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器作為外部緩沖區(qū)；壓縮芯片U12的62、63、64腳為讀信號(2)、寫信號(2)、片選(2)信號輸入端口，分別與可編程邏輯接口擴(kuò)展電路U14的72腳讀信號(2)輸入輸入端口、71腳寫信號(2)端口、73腳片選信號(2)輸出端口相連。壓縮芯片U12的61腳為中斷(1)端口，經(jīng)壓縮芯片U12的壓縮處理視頻數(shù)據(jù)通過壓縮芯片U12的45～60腳輸出已壓縮的視頻數(shù)據(jù)流通過雙向復(fù)用數(shù)據(jù)總線傳輸給可編程邏輯接口擴(kuò)展電路U14到嵌入式處理器電路CPU并通過它的處理器的控制被送往移動(dòng)硬盤進(jìn)行存儲(chǔ)。壓縮芯片U12的131～138腳為控制數(shù)據(jù)(2)端口，壓縮芯片U12的65腳為時(shí)鐘信號(1)接口。壓縮芯片U12的66腳為復(fù)位接口，壓縮芯片U12的12～33腳為電源接口，壓縮芯片U12的104～125腳為接地接口。視頻壓縮電路數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U13的63～80腳為電源接口，視頻壓縮電路數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U13的37～48、60、61、62腳為接地接口。
圖7示出了本實(shí)用新型可編程邏輯接口擴(kuò)展電路圖，它將產(chǎn)生整個(gè)系統(tǒng)需要的全部同步控制信號，接受主機(jī)A2提供的控制信號和波形參數(shù)選擇信號，可編程邏輯接口擴(kuò)展電路U14芯片的時(shí)序嚴(yán)格，速度快，可編程性好，它可將輸入的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)各芯片所需的8、16位數(shù)據(jù)，通過它實(shí)現(xiàn)了與系統(tǒng)各部件接口的無縫連接，也為產(chǎn)品的功能擴(kuò)展和修改留有余地?？删幊踢壿嫿涌跀U(kuò)展電路U14通過編程可定義各接口的工作類型。來自視頻壓縮電路B25的壓縮芯片U12的45～60腳輸出已壓縮的視頻數(shù)據(jù)流經(jīng)雙向復(fù)用數(shù)據(jù)總線數(shù)從可編程邏輯接口擴(kuò)展電路U14的46～61腳輸入，地址總線信號由來自嵌入式處理器電路CPU與可編程邏輯接口擴(kuò)展電路U14的18～32腳輸入，控制數(shù)據(jù)(2)由來自視頻壓縮電路B25的壓縮芯片U12的131～138腳從可編程邏輯接口擴(kuò)展電路U14的62～69腳輸入?？删幊踢壿嫿涌跀U(kuò)展電路U14的第37腳輸出系統(tǒng)總復(fù)位信號，可編程邏輯接口擴(kuò)展電路U14的第42腳為復(fù)位端口，給系統(tǒng)各部件提供復(fù)位信號。從可編程邏輯接口擴(kuò)展電路U14的91～94腳輸出的屏顯同步、單畫面控制和全屏顯示、屏顯時(shí)鐘信號送往視頻切換電路U11，用于對該電路的控制?？删幊踢壿嫿涌跀U(kuò)展電路U14的72腳為讀信號(2)輸出端口、71腳為寫信號(2)輸出端口、73腳為片選信號(2)輸出端口、70腳為中斷(1)控制信號輸出端口送往視頻壓縮電路B25。由可編程邏輯接口擴(kuò)展電路U14的86腳中斷(2)信號、87腳數(shù)據(jù)傳輸完成信號(3)、89腳讀信號(3)、88腳寫信號(3)、用來控制硬盤接口電路B29，實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。可編程邏輯接口擴(kuò)展電路U14的33腳、34腳、35腳、36腳為外圍器件片選信號I、II、III、IV，38腳為外圍器件寫信號，39腳為外圍器件讀信號，40腳為外圍器件使能，41腳為系統(tǒng)時(shí)鐘，90腳為硬盤地址0，91腳為硬盤地址1，92腳為硬盤地址2，97腳為硬盤勢能，98腳為硬盤選片(CS0)，99腳為硬盤選片(CS1)，可編程邏輯接口擴(kuò)展電路U14的43～45腳為可編程邏輯接口擴(kuò)展電路U14的電源，100～104腳為可編程邏輯接口擴(kuò)展電路U14接地。
圖8示出了本實(shí)用新型嵌入式處理器電路圖，嵌入式處理器電路CPU是本機(jī)的管理指揮中心，主要作用是對系統(tǒng)中部件的初始化操作和控制、功能參數(shù)設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信、信號數(shù)據(jù)存取、I/O設(shè)備信息處理等。它由嵌入式處理器芯片U15、嵌入式處理器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U16、嵌入式處理器程序存儲(chǔ)器U17、紅外收發(fā)模塊U18、嵌入式處理器有源晶振U19、復(fù)位芯片U20組成，嵌入式處理器芯片U15為32位嵌入式處理器，它帶有以太網(wǎng)控制器，具有I2C總線接口，它的UART接口支持紅外傳輸模式并內(nèi)置IR收、發(fā)編解碼器，內(nèi)置鎖相環(huán)(PLL)。嵌入式處理器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U16外掛嵌入式處理器芯片U15的4MX32位SDRAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，嵌入式處理器程序存儲(chǔ)器U17為嵌入式處理器芯片U15的程序存儲(chǔ)器，用于存放源程序和BOOT代碼，嵌入式處理器芯片U15的1～16腳、嵌入式處理器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U16的17～32腳與嵌入式處理器程序存儲(chǔ)器U17的33～48腳共同連接地址總線與可編程邏輯接口擴(kuò)展電路U14中的第17～32腳相連，嵌入式處理器芯片U15的17～32腳、嵌入式處理器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U16的1～16腳與嵌入式處理器程序存儲(chǔ)器U17的1～16腳共用數(shù)據(jù)總線與可編程邏輯接口擴(kuò)展電路U14中的第1～16腳相連。嵌入式處理器芯片U15的33～37腳nWBE[3:0]/DQM[3:0]為寫字節(jié)使能/SDRAM的數(shù)據(jù)輸入/輸出的屏蔽信號端，其中第33腳、38腳nWBE0分別與嵌入式處理器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U16的33腳和嵌入式處理器程序存儲(chǔ)器U17的49腳相連，作為嵌入式處理器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U16、嵌入式處理器程序存儲(chǔ)器U17芯片的寫使能端。由于本電路采用了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，所以嵌入式處理器芯片U15的33～37腳作為DQM[3:0]信號與嵌入式處理器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U16對應(yīng)信號的33～37腳相連。嵌入式處理器芯片U15的88腳為外圍器件寫信號，87腳為外圍器件讀信號，86腳為外圍器件使能，作為讀、寫、使信號輸出，與可編程邏輯接口擴(kuò)展電路U14相應(yīng)的輸入引腳相連。嵌入式處理器芯片U15的79腳作為SDRAM的時(shí)鐘使能信號與可編程邏輯接口擴(kuò)展電路U14的41腳相連，嵌入式處理器芯片U15的92腳為外圍器件片選I，91腳為外圍器件片選II，90腳為外圍器件片選III，89腳外圍器件片選IV，88腳為外圍器件寫信號，87腳為外圍器件讀信號，86腳為外圍器件使能，作為輸出與可編程邏輯接口擴(kuò)展電路U14的33～37腳相連。嵌入式處理器芯片U15的53～69腳為MII(媒體獨(dú)立層)接口的信號線，站管理時(shí)鐘信號、站管理輸入輸出、發(fā)射數(shù)據(jù)(0)～(3)、發(fā)射使能、發(fā)射時(shí)鐘、接收數(shù)據(jù)有效、接收數(shù)據(jù)(0)～(3)、RXCLK接收時(shí)鐘、沖突檢測、載波偵聽、接收錯(cuò)誤的信號，它們與以太網(wǎng)接口電路B28中以太網(wǎng)接口器件U21的25、26、7、6、5、4、3、2、1、23、16、21、20、19、18、22、24腳相連。嵌入式處理器芯片U15的79腳為系統(tǒng)時(shí)鐘信號輸出，它與可編程邏輯接口擴(kuò)展電路U14的41腳相連。嵌入式處理器芯片U15的93腳、94腳分別為I2C串行時(shí)鐘和I2C串行數(shù)據(jù)線，與視頻采集電路U6的19、18腳相連。紅外收發(fā)模塊U18，用來接收紅外指令并傳送給嵌入式處理器芯片U15的71～74腳輸入端口。嵌入式處理器芯片U15的75～78腳端口與接口J300對應(yīng)的1～4腳連接，接口J300為標(biāo)準(zhǔn)的DMIS接口。嵌入式處理器有源晶振U19產(chǎn)生的振蕩頻率通過電阻R300進(jìn)入嵌入式處理器芯片U15的80腳，作為嵌入式處理器芯片U15的系統(tǒng)時(shí)鐘信號。復(fù)位芯片U20的2腳產(chǎn)生的復(fù)位信號分別被送往嵌入式處理器芯片U15的81腳和可編程邏輯接口擴(kuò)展電路U14的37腳，復(fù)位芯片U20的3腳為手動(dòng)復(fù)位輸入端，開關(guān)SW為復(fù)位按鍵，復(fù)位芯片U20的4腳和1腳分別為電源正、負(fù)極供電端。為本電路板中的各電路提供電源供應(yīng)。嵌入式處理器芯片U15的41～52腳和嵌入式處理器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U16的44～46腳及嵌入式處理器程序存儲(chǔ)器U17的54～56腳為芯片電源正極供電端，嵌入式處理器芯片U15的118～128腳和嵌入式處理器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器U16的47～54腳及嵌入式處理器程序存儲(chǔ)器U17的52、53腳為芯片電源接地端。
圖9示出了本實(shí)用新型以太網(wǎng)接口電路圖，以太網(wǎng)接口電路B28主要由以太網(wǎng)接口器件U21、網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器FB1、傳輸媒體接入端口J40組成，由于本實(shí)用新型的嵌入式處理器芯片U15已內(nèi)嵌一個(gè)以太網(wǎng)控制器，它支持MII接口，在半雙工模式下，控制器支持CSMA/CD協(xié)議，在全雙工模式下支持IEEE802.3MAC控制層協(xié)議。因此，嵌入式處理器芯片U15內(nèi)部已包含了以太網(wǎng)MAC控制器，但并未提供PHY接口，因此要外接一片PHY芯片以提供以太網(wǎng)的接入通道。以太網(wǎng)接口器件U21，為單口10M/100Mbps高速以太網(wǎng)PHY接口器件，它支持MII接口，可方便的與嵌入式處理器芯片U15接口。以太網(wǎng)接口器件U21的主要功能有物理編碼子層、物理媒體附件、雙絞線物理媒體子層、10BASW-TX編碼/解碼器和雙絞線媒體訪問單元等。來自嵌入式處理器電路CPU的嵌入式處理器芯片U15的MDC(站管理時(shí)鐘信號)、MDIO(站管理輸入輸出)、TXD0～TXD3(發(fā)射數(shù)據(jù))(0)～(3)、TXEN(發(fā)射使能)、TXCLK(發(fā)射時(shí)鐘)、RXDV(接收數(shù)據(jù)有效)、RXD0～RXD3(接收數(shù)據(jù))(0)～(3)、RXCLK(接收時(shí)鐘)、COL(沖突檢測)、CRS(載波偵聽)、RXRE(接收錯(cuò)誤)信號與以太網(wǎng)接口器件U21的25、26、1、7、6、5、4、3、2、23、16、21、20、19、18、22、24腳相連。以太網(wǎng)接口器件U21的42腳輸入的(復(fù)位)信號來自于可編程邏輯接口擴(kuò)展電路U14的第42腳。由以太網(wǎng)接口器件U21的46、47腳外接的晶體X400、電容C400、電容C401、電阻R400和它內(nèi)部的PLL振蕩電路產(chǎn)生的25MHz時(shí)鐘信號，以太網(wǎng)接口器件U21的9腳和電阻R401、電阻R402、發(fā)光管LED10組成“全雙工顯示”電路，以太網(wǎng)接口器件U21的10腳和電阻R404、電阻R403、發(fā)光管LED11組成“連接顯示”電路，以太網(wǎng)接口器件U21的12腳和電阻R405、電阻R406、發(fā)光管LED 12組成“10M連接/應(yīng)答顯示”電路，以太網(wǎng)接口器件U21的13腳和電阻R407、電阻R408、發(fā)光管LED 13組成“100M連接/應(yīng)答顯示”電路，以太網(wǎng)接口器件U21的15腳和電阻R409、電阻R410、發(fā)光管LED 14組成“沖突顯示”電路，同時(shí)它們共同組成以太網(wǎng)接口器件U21的PHY地址；當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，以太網(wǎng)接口器件U21鎖存引腳9、10、12、13、15的初始狀態(tài)作為與處理器管理接口通信的PHY地址。以太網(wǎng)接口器件U21的31、30腳為接收輸入端，與網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器FB1的1、2腳相連。以太網(wǎng)接口器件U21的33、34腳為發(fā)送輸出端，與網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器FB1的15、16腳相連。以太網(wǎng)接口器件U21信號的發(fā)送和接收通過網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器FB1與傳輸媒體接入端口J40(RJ45)接口相連。傳輸媒體接入端口J40為標(biāo)準(zhǔn)的傳輸媒體接入端口。3.3V電源與以太網(wǎng)接口器件U21的48、36、32、8、14腳相連。以太網(wǎng)接口器件U21的29、35、45腳為片內(nèi)模擬電路接地端，以太網(wǎng)接口器件U21的11、17腳為片內(nèi)數(shù)字電路接地端。
圖10示出了本實(shí)用新型硬盤接口電路圖，IDE硬盤接口電路B29由接口平轉(zhuǎn)換芯片U22和硬盤接口連接器CON44組成，硬盤接口連接器CON44為標(biāo)準(zhǔn)的IDE硬盤接口連接器。接口平轉(zhuǎn)換芯片U22的38、48、35和33、34腳的邏輯電平信號是用來控制口線的數(shù)據(jù)流向的方向和使能，它的輸入信號nGCS3和nOE來自可編程邏輯接口擴(kuò)展電路U14的97、98、99腳。來自可編程邏輯接口擴(kuò)展電路U14的第46～61腳的雙向復(fù)用數(shù)據(jù)總線與接口平轉(zhuǎn)換芯片U22的第17～32腳對應(yīng)連接，硬盤接口連接器CON44的1腳為硬盤復(fù)位信號輸入端，它來自可編程邏輯接口擴(kuò)展電路U14的第42腳。硬盤接口連接器CON44的31腳輸出的硬盤中斷2請求信號與可編程邏輯接口擴(kuò)展電路U14的69腳相連，硬盤接口連接器CON44的27腳輸出的數(shù)據(jù)輸出完成信號與可編程邏輯接口擴(kuò)展電路U14的87腳相連。由可編程邏輯接口擴(kuò)展電路U14的90腳硬盤地址0、95腳硬盤地址1、96腳硬盤地址2輸出的硬盤地址總線與硬盤接口連接器CON44的33、35、36腳相連，作為硬盤的地址信號線。可編程邏輯接口擴(kuò)展電路U14輸出的97腳為硬盤使能，98腳為硬盤片選(CS0)，99腳為硬盤片選(CS1)分別與接口平轉(zhuǎn)換芯片U22的48、35、33和34腳(使能端)相連，經(jīng)接口平轉(zhuǎn)換芯片U22的33、34腳產(chǎn)生硬盤的片選信號硬盤片選(CS0)、硬盤片選(CS1)送往硬盤接口連接器CON44的37、38腳。由可編程邏輯接口擴(kuò)展電路U14的89腳讀信號3、88腳寫信號3送來的給硬盤接口連接器CON44的23、25腳，用于硬盤寫有效和讀有效信號。接口平轉(zhuǎn)換芯片U22的36～39腳為電源3.3V的正極。發(fā)光管LED15和電阻R900構(gòu)成硬盤工作狀態(tài)指示電路，由硬盤接口連接器CON44的第39腳(DASP)控制發(fā)光管LED15的發(fā)光與熄滅。硬盤接口連接器CON44的41、42為5V電源正極輸入端，接口連接器CON44的19、22、24、26、28、30、40、43腳為5V電源地。
本機(jī)編程盒D4為選件，它通過紅外無線傳輸模式與嵌入式處理器電路CPU芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)對整機(jī)的功能和參數(shù)設(shè)置。
權(quán)利要求1.一種機(jī)車視頻路況記錄監(jiān)視儀，包括前端設(shè)備、總電源、主機(jī)、顯示器、編程盒，主機(jī)包括視頻采集電路、圖像穩(wěn)定電路、視頻切換電路、視頻壓縮電路、可編程邏輯接口擴(kuò)展電路、嵌入式處理器電路、以太網(wǎng)接口電路、硬盤接口電路，前端設(shè)備與視頻采集電路的輸入端相連，視頻采集電路分別與視頻切換電路、可編程邏輯接口擴(kuò)展電路及嵌入式處理器電路相連，視頻切換電路分別與可編程邏輯接口擴(kuò)展電路、顯示器及視頻壓縮電路相連，視頻壓縮電路與可編程邏輯接口擴(kuò)展電路相連，可編程邏輯接口擴(kuò)展電路與嵌入式處理器電路相連，可編程邏輯接口擴(kuò)展電路與硬盤接口電路相連，嵌入式處理器電路與以太網(wǎng)接口電路相連，編程盒通過紅外線傳輸模式與嵌入式處理器電路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送；其特征在于它還包括圖像穩(wěn)定處理電路(B23)、圖像穩(wěn)定處理電路(B23)的一端與視頻采集電路(U6)相連，另一端與視頻切換電路(U11)的輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)車視頻路況記錄監(jiān)視儀，其特征在于所述總電源(A1)由第一電源模塊(U1)、第二電源模塊(U2)、第三電源模塊(U3)、第四電源模塊(U4)和第五電源模塊(U5)組成，第一電源模塊(U1)的輸出端分別與第二電源模塊(U2)及第三電源模塊(U3)的輸入端相連，第三電源模塊(U3)的輸出端分別與第四電源模塊(U4)及第五電源模塊(U5)的輸入端相連，第二電源模塊(U2)的輸出端與硬盤接口電路(B29)的輸入端相連，第三電源模塊(U3)的輸出端分別與視頻采集電路(U6)、圖像穩(wěn)定電路(B23)、視頻切換電路(U11)、視頻壓縮電路(B25)、可編程邏輯接口擴(kuò)展電路(U14)、嵌入式處理器電路(CPU)、以太網(wǎng)接口電路(B28)和硬盤接口電路(B29)的輸入端相連，第四電源模塊(U4)的輸出端與視頻壓縮電路(B25)的輸入端相連，第五電源模塊(U5)的輸出端與圖像穩(wěn)定電路(B23)的輸入端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機(jī)車視頻路況記錄監(jiān)視儀，其特征在于所述圖像穩(wěn)定處理電路(B23)由芯片(U7)、圖像穩(wěn)定處理電路有源晶振(U8)、圖像穩(wěn)定處理電路程序存儲(chǔ)器(U10)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(U9)組成，芯片(U7)分別與視頻采集電路(U6)、圖像穩(wěn)定處理電路有源晶振(U8)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(U9)和圖像穩(wěn)定處理電路程序存儲(chǔ)器(U10)相連，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(U9)與圖像穩(wěn)定處理電路程序存儲(chǔ)器(U10)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)車視頻路況記錄監(jiān)視儀，其特征在于所述視頻壓縮電路(B25)由壓縮芯片(U12)和視頻壓縮電路數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(U13)組成，壓縮芯片(U12)分別與視頻切換電路(U11)、視頻壓縮電路數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(U13)和可編程邏輯接口擴(kuò)展電路(U14)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)車視頻路況記錄監(jiān)視儀，其特征在于所述嵌入式處理器電路(CPU)由嵌入式處理器芯片(U15)、嵌入式處理器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(U16)、嵌入式處理器程序存儲(chǔ)器(U17)、紅外收發(fā)模塊(U18)、嵌入式處理器有源晶振(U19)和復(fù)位芯片(U20)組成，嵌入式處理器芯片(U15)和嵌入式處理器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(U16)及嵌入式處理器程序存儲(chǔ)器(U17)的數(shù)據(jù)和地址端口分別與可編程邏輯接口擴(kuò)展電路(U14)相連，嵌入式處理器芯片(U15)的數(shù)據(jù)和地址端口與嵌入式處理器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(U16)和嵌入式處理器程序存儲(chǔ)器(U17)的數(shù)據(jù)地址端相連；嵌入式處理器芯片(U15)分別與紅外收發(fā)模塊(U18)、嵌入式處理器有源晶振(U19)和復(fù)位芯片(U20)相連，復(fù)位芯片(U20)的復(fù)位信號分別與嵌入式處理器芯片(U15)和可編程邏輯接口擴(kuò)展電路(U14)相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的機(jī)車視頻路況記錄監(jiān)視儀，其特征在于所述以太網(wǎng)接口電路(B28)主要由以太網(wǎng)接口器件(U21)、網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器(FB1)、傳輸媒體接入端口(J40)組成，以太網(wǎng)接口器件(U21)與網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器(FB1)相連，網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器(FB1)與傳輸媒體接入端口(J40)組成相連，以太網(wǎng)接口器件(U21)分別與可編程邏輯接口擴(kuò)展電路(U14)及嵌入式處理器芯片(U15)相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機(jī)車視頻路況記錄監(jiān)視儀，其特征在于所述硬盤接口電路(B29)由接口電平轉(zhuǎn)換芯片(U22)和硬盤接口連接器(CON44)組成，接口電平轉(zhuǎn)換芯片(U22)與硬盤接口連接器(CON44)相連，所述可編程邏輯接口擴(kuò)展電路(U14)分別與接口平轉(zhuǎn)換芯片(U22)及硬盤接口連接器(CON44)相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種機(jī)車視頻路況記錄監(jiān)視儀，解決了現(xiàn)有機(jī)車數(shù)字視頻監(jiān)視系統(tǒng)存在的得不到高質(zhì)量畫面的問題。本實(shí)用新型包括前端設(shè)備、總電源、主機(jī)、顯示器、編程盒，主機(jī)包括視頻采集電路、圖像穩(wěn)定電路、視頻切換電路、視頻壓縮電路、可編程邏輯接口擴(kuò)展電路、嵌入式處理器電路、以太網(wǎng)接口電路、硬盤接口電路，它還包括圖像穩(wěn)定處理電路、圖像穩(wěn)定處理電路的一端與視頻采集電路相連，另一端與視頻切換電路的輸入端相連。本實(shí)用新型能夠?qū)D像畫面通過圖像穩(wěn)定處理電路的處理，消除了在高速行駛的列車上拍攝遠(yuǎn)距離圖像的劇烈抖動(dòng)，再現(xiàn)的畫面清晰逼真。
文檔編號H04N7/18GK2872768SQ20062007845
公開日2007年2月21日 申請日期2006年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月24日
發(fā)明者楊建河, 嚴(yán)天峰 申請人:楊建河, 嚴(yán)天峰