基于T582DB帶視頻拍錄的可視對講分機的設計與實現

□ 文/高靜遲 蘇濤

概述

可視對講分機是安裝在室內的對講終端。主要負責用戶呼叫對講、監視、開鎖、防盜報警等任務。隨著人民生活水平的不斷提高，人們對室內分機的功能要求越來越高，舊的帶OSD菜單的分機，已不能滿足人們的需求，帶有UI界面設計，外觀美觀、操作方便的室內分機越來越受大眾的歡迎；同時“智慧城市”概念的提出，人們也越來越重視視頻監控在室內分機的應用。

本文提出基于T582DB帶視頻拍錄的可視對講分機的設計與實現方法，具有結構簡單、操作方便、成本低等優點，滿足現代可視對講對安全、美觀、經濟的需求。

基于T582DB帶視頻拍錄的可視對講分機

本分機以模塊化的方式進行設計，軟件結構由串口通信模塊、電容觸摸屏模塊、聲音模塊、UI顯示模塊、錄影模塊、存儲模塊組成，MCU與T582之間用串口進行通信。如圖一所示：

顯示部分采用宏芯公司的T582DB帶視頻拍錄功能的芯片。該芯片具有低成本、低功耗、功能全、易于開發等特點。T582DB具有單芯片可支持拍照、錄音、錄影、和弦鈴聲等功能，支持真彩圖形化UI，類似數字對講界面。極大的滿足目前樓宇對講系統當中普通分機的功能需求。本系統利用其帶視頻拍錄的功能特點，進行設計開發。

▲圖1 可視對講分機系統總體結構圖

T582DB帶視頻拍錄的可視對講分機硬件設計

主控MCU硬件模塊

主控MCU選用STM8作為主控制芯片，通過編程來實現對外部信號的接受和發送、聲音處理電路及功放的控制、電容觸摸信號的處理及電源模塊的控制和對T582通信發送相應的操作指令。單片機接受外部信號和用戶的操作指令按照其通信協議轉化成相應的二進制碼通過uart與T582通信，實現分機的一些基本功能如呼叫，監視和開鎖及相應信息查詢，拍照，錄音錄影及播放錄音錄影，查看照片等功能。

音視頻驅動模塊

該模塊采用的是宏芯公司的T582DB，該芯片具有拍照、錄音、錄影和播放錄音錄影等功能，其處理過程如圖2所示，包含T582DB的信號輸入，內部處理，信號輸出及T582DB外圍存儲部分電路。

▲圖2：T582DB內部結構

信號輸入部分：支持4路NTSC/PAL視頻cvbs輸入信號，COMS模數攝像頭、音頻輸入及外掛觸摸屏。

內部信號處理部分：音視頻的拍照錄影錄音及其自定義和鉉鈴。

輸出信號部分：輸出音視頻信號，驅動8-bit serial RGB數字屏和TTL接口(RGB666/RGB888)的屏，用于監視和播放錄音錄影及照片。

T582DB外圍存儲電路：1bit&4bit NOR Flash用于存儲軟件代碼和UI界面圖及和弦鈴、錄音、照片，SD/MMC/TFcard 用來存儲占用空間較大的錄影的AVI文件和拍照的照片。

視頻模塊電路

對于視頻模塊主要由視頻信號輸入，T582DB負責視頻信號處理及驅屏顯示。

視頻信號輸入：

T582DB支持4選1模擬視頻輸入的處理方式，支持信號幅度范圍為0.3～1.8V，4只視頻輸入信號通過寄存器P0_01[1∶0]選擇即00-11分別選擇VINA-VIND。其電路如圖3所示，視頻輸入首先經過由C517、L500、C519形成的π型濾波網絡，減少長線的干擾，0.68uF的耦合電容，接著是300R的電阻，主要用于增強抗靜電能力，最后在輸入T582DB之前加有V511和C523保護電路，增強T582DB的防護能力。

▲圖3：視頻信號輸入模塊

驅屏顯示：

模擬視頻信號輸入通過T582DB轉化為數字信號可直接驅動TTL接口（RGB）的7寸數字屏，其7寸屏背光電路如圖4所示，BIT3252A是電流型背光驅動芯片，第二個引腳為使能腳，高電平有效，由T582控制LED_POWER，從而控制其背光，4、5腳為檢測保護腳。

▲圖4：屏驅顯示模塊

音頻模塊電路

T582音頻輸入用于分機的留言功能，其應用主要是針對MIC語音輸入，其支持幅度范圍為0-2伏，由于MIC輸出信號幅度很小，增加一個由R112、R75、R115、C114及V30三極管放大電路，其AUDIO_IN為音頻留言功能輸入接口。如圖5所示。

▲圖5 音頻模塊

T582 音頻輸出主要包含錄音播放和和鉉鈴，其后需要串接100R的電阻及并接100K電阻和20P的電容到底，用于消除低噪干擾，再經過386放大電路輸出到喇叭，如圖6所示。

▲圖6 音頻放大電路

電容觸摸屏模塊設計

該模塊使用的是興為公司的觸摸屏來實現對用戶觸摸動作的識別。該方案具有模塊化、接口簡單、易于開發等特點。

在接口方面電容屏與單片機之間采用的是常用的I2C方式進行數據傳輸。

單片機與T582DB間的傳輸模塊

T582DB是MIPS內核的，而非51內核，不能停掉內部MCU，同時加外部控制，其運行頻率可達兩百多兆，不能僅僅通過I2C控制其運行，因此該模塊采用的是串口通信的方式，實現兩者的通信。

本方案采用單片機普通IO進行模擬串口，EXT_UART_TX和EXT_UART_RX連接T582串口，AFC_TX和AFC_RX連接單片機串口。串口通信電路如圖7所示，T582同外部通信需加三級管隔離以防由于串電干擾造成SD不能正常工作。

▲圖7 串口通信模塊

T582DB帶視頻拍錄的可視對講分機的軟件設計

主控MCU模塊軟件設計

軟件系統主要采用前后臺系統，單線程循環模式。定時器模擬出不同的時間片處理函數，模塊化的程序結構會根據不同的狀態變量切換到相應的處理模塊；串口數據接口部分采用串口中斷方式接收一個字節數據, 當接收完一幀數據并校驗后，返回收到命令字，數據處理模塊作對應處理。

STM8105S6主芯片軟件設計流程圖，如圖8所示：

▲圖8 STM8105S6主芯片軟件設計流程圖

▲圖9 T582DB系統框圖

T582DB模塊

T582DB模塊主要負責顯示UI界面、視頻顯示、視頻拍錄、語音留言、播放和弦鈴聲等。該模塊在接收到MCU發過來的串口信息后，根據命令進行相應的操作。

T582DB系統框圖如圖9所示。

UI處理模塊

UI處理模塊的主要任務是顯示用戶界面。通過串口接收模塊，接收UI顯示任務，進入UI顯示線程，在該線程中，不斷的掃描接收是否有切換動作，并執行改動作的任務。

該模塊最多可設置4層UI，從上到下依次為OSD2 layer、sprite layer、SPIOSD layer、Video layer，分別代表字符、按鍵圖標、底圖、視頻。

本方案中整個人機交互界面，主要包括開機界面、呼叫界面、監視界面、設置界面、查詢界面。通過tw_page_handler(unsigned char id, TW_EVENT* event)接口函數，來負責顯示各個動作間相應的UI，id表示不同的界面ID號，event表示函數的動作：

ID號主要有：

ID_PAGE_LOGO,//開機界面

ID_PAGE_HOME_MENU,//主界面

ID_PAGE_MONITER_MENU, //監視界面

ID_PAGE_CALL_MENU,//呼叫界面

ID_PAGE_SETTING_MENU,//設置界面

ID_PAGE_CHECK_MENU,//查詢界面

視頻拍錄模塊

視頻拍錄模塊的架構圖如圖10所示：

主要的分工為Task負責管理檔案，而Codec只編解碼單一檔案。無論是Codec層或Task層都是通過接受UI Event來實現相應的功能。

▲ 圖10：視頻拍錄模塊架構圖

視頻模塊主要分為兩部分工作，任務層獲取UI相應的動作指令，編解碼執行層根據動作指令進行相關的編解碼工作。具體如下，任務層循環等待UI動作命令，當接收到UI指令時，開始相關控件的初始化，并通過協定好的命令管道通知編解碼器，編解碼器收到命令后進行分析，打開相應的CVBS通道，并將視頻信號傳送到顯示屏，此時顯示屏顯示該通道的模擬視頻信號，開始錄影同時存儲該視頻信號，并一直執行該命令，直到接收到結束命令，退出編解碼執行層回到任務層。其流程圖如圖11所示：

▲圖11：視頻模塊任務層編解碼層分工圖

結束語

本系統以STM8105S6為核心，通過串口協議對音視頻解碼芯片T582DB進行控制，實現視頻拍錄、UI界面顯示的功能；并通過四線制傳輸的方式，將音視頻傳送給對講系統中的門口機、室內分機，從而實現可視樓宇對講的功能。該方案具有界面優美、布線簡單、成本低廉、安全可靠等特點，在現代樓宇對講方案中，具有很高的實用價值。