近年来,随着国家经济持续发展,出现了很多高档次智能社区。这些新型社区的一个很显著的特点就是在街角和每栋大楼的门口都安装了摄像头作为监视设备,并且每家每户都有 视频 监视屏幕。一方面,当有客人访问时,客人可通过门口的电话通信请求业主开门,这时业主可以通过监视屏幕来判别来人是否认识而决定能否令其入内;另一方面, 物业 公司可根据实际需要将这些监控信号调回主控制中心,以便对业主处发生的任何意外情况迅速作出反应,保证了各家各户的人身财产安全。当前社区管理水平有了很大提高,但还有许多不尽人意的地方,比如催缴各类公共事业费用仍然只能通过物业人员上门通知或写在各栋大楼门口的黑板上,这样既不方便又不能取得良好的效果。针对这个问题,本文提出了将视频叠加芯片[1](VAD)运用到社区监控系统中,这样物业公司就可以将各类消息通过社区内已有的监控信号通路传送到各位业主处,并显示在业主们的监控屏幕上。经过对市场上各种VAD芯片的比较,本设计选用上大众芯微电子有限公司的SD03C03芯片。
1 系统整体概述
经过对各个社区物业管理情况的具体了解,设计了一个以物业公司的PC机为控制中心,以各户业主家里的视频 短信 终端 设备为子模块组成的完整系统,如图1所示。物业公司可通过PC机发送短信消息给指定用户,而业主又可通过自己家中的终端设备方便地进行浏览控制。
表1 帧格式
图1 视频短信终端设备框图
1.1 串口通信方式
本系统采用异步通讯形式,速率为9600bit/s,每个字节数据采用11位进行传送:1位起始、1位停止、一位校验和8位数据。在数据传送时加入了握手信号,极大地提高了可靠性。信息以帧的形式收发,一个完整的信息帧由连续的字节序列组成,并且有明确的开始和结束标志,以使接收方能够识别出完整的一帧。协议规定的帧格式如表1所示。
通信协议只能作为实现信息交互的基础,更重要的在于具体接口方式的选取。该系统作为改善社区物业监控管理之用,物业管理控制室利用原来已经铺设好的监控信号通信通道作为信号传输总线,向各住户传送一些简单的视频短信,所以选用总线式RS-485[2]作为通信接口:物业PC管理主机作为上位机,发出串口通信信息;各个用户视频短信终端作为下位机,利用单片机接收对应于自己的信息。管理主机既可采用广播模式发送消息又可以实现点对点通信,每户人家都有一个自己对应的地址,通过握手信号实现主从通信。图2给出了基本的通信方式示意图。
图2系统串口通信示意图
1.2 功能简介
智能社区物业视频短信设备的核心是视频叠加芯片SD03C03,它实现以下几个基本功能(见图1):(1)根据指定的协议与PC机正确通信,实现多页信息的发送与接收;(2)通过SD03C03的寻址,不断从自建字库中取出物业PC机发过来的字符,实现将指定的字符叠加于视频之上;(3)业主能正常地通过键盘对接收到的短信进行指定的操作,根据用户的实际情况分为三个按键进行不同操作:按键1完成向上翻页显示字符;按键2实现向下翻页显示字符,按键3删除已读的短消息;(4)能对突发断电事件及时响应处理,重新复位后仍可以读取原来存储在系统中的信息。下面介绍该系统中最重要的视频短信终端设备的硬件电路和软件部分。
2 视频短信终端设备硬件电路设计
2.1 视频叠加芯片SD03C03简介
SD03C03芯片是上大众芯微电子有限公司推出的一款数模混合并能在摄像机输出的视频信号上叠加字符的系统芯片,它能够根据用户需要通过三根线sel2～sel0选择八种不同的视频显示模式,参见表2,最多可以显示8(行)×16(列)＝128个不同的16×16点阵字符,且使用方便,功能强大。
该芯片由内部时序控制、地址码生成、叠加字符信息处理、视频同步信息处理、自激振荡环路和显示模式选择等若干个功能单元组成,用来将片外EEPROM、单双口RAM或Flash中储存的字符信息转变为可叠加在视频信号上的信息,并且可通过内部时序控制功能单元调节字符在监视器上的叠加位置。用SD03C03芯片组成的字符叠加设备是以独特的挂接方式[3]工作在由摄像机和监视器组成的图像监控系统中,并且对原系统无插入损耗。在银行、大型超市、大型停车场、仓库、高速公路收费站、高楼电梯、道路交通、 居民社区等安装有摄像机的监控系统中,均能使用由SD03C03芯片开发的低成本的字符叠加设备。
2.2 自建字库电路
本 终端 设备用于社区视频消息传输及叠加显示,由于叠加字符必须是可以任意变化的,所以除了标准的二级字库外,还自定义100个字符图标来满足要求,总计约为8000个字符。每个字符占用32byte空间,也就是说全部数据的信息占用300kbyte左右。如果直接传送这些字符的点阵信息,系统的开销将会很大,所以外加了一片512K ROM来保存这些字符的点阵信息并作为自建字库接入设备。这样单片机只需要将从上位机接收到的字符在自建字库中的对应地址发送到两片2K RAM(6116)中分页保存,这时RAM中的数据叫做字符的偏移地址。当用户阅读时,系统RAM首先输出字符的偏移地址到存放自建字库的EEPROM(AT28MC040)中,然后由本地的ROM再输出对应字符的点阵信息。S D03C03芯片与片外RAM和自建字库的连接如图3所示。只要用SD03C03芯片的A5～A11七根地址线连接片外RAM即可寻找字符的偏移地址。这样做就巧妙地传送了字库地址,大大压缩了串口通信的数据量,也大大减少了RAM的容量。系统根据自己的需要可以确定不同的字库内容,虽然软件的开销稍微增加,但是综合全局考虑还是非常可行的。
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图3 视频 短信 终端设备原理图(RAM、ROM和SD03C03部分)
注:AA是单片机地址总线,AB是SD03C03芯片地址总线,AY是片外RAM地址线
图4 地址切换电路
2.3 地址切换技巧
虽然用片外RAM存取字库的偏移地址很巧妙,但是在设备中既需要单片机向RAM发送字符在字库中的偏移地址,实现写入功能;又需要SD03C03芯片将其本身的地址信息传给RAM,由RAM芯片将对应的地址输出给自建字库芯片,完成读出的功能,这样两块不同的芯片对RAM读写会产生地址冲突,影响其正常工作。本文采用一种特殊的地址切换方式使普通单口RAM能完成昂贵的双口RAM的功能,如图4所示。将系统的两组七位地址总线接到两块二选一芯片74LS257上,系统中工作的地址总线就通过74LS257的输出端(AY6～AY0)被切换。当单片机向RAM中写入字符的偏移地址时,74LS257的选通信号257WR为低电平,单片机地址线AA6～AA0被选用;当通过SD03C03芯片从ROM读出数据时,74LS257选通信号257WR为高电平,这时系统中起作用的就变为SD03C03芯片的地址线AB6～AB0了。这样既完成了双口RAM的功能,又大大节省了成本。
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