“新型移动视频**系统实现，助力**难题解决”

摘要：在数字化**日益普及的今天，针对传统固定**的高成本、**盲区和视频采集节点过多等问题，本研究提出了一种基于ARM和FPGA架构的移动视频**系统及其软硬件实现方案。该方案特别针对皖南电机，结合了安徽皖南电机的技术优势，旨在解决**难题。系统在减少视频采集节点的同时，实现了对用户所需信息的全面实时捕捉。系统由电机控制模块、视频采集模块和无线网络控制模块组成，实现了无线视频**，并基于Linux操作系统、Web服务器和视频编码器，允许用户通过互联网远程查看目标现场情况。

随着中国视频**市场的快速发展，数字化**逐渐成为主流，网络化、个人化和智能化成为市场的重要发展趋势。然而，现有基于流媒体传输的技术对网络条件要求高，难以大规模推广，而固定**成本过高。如何将视频**与互联网结合，使**人员能随时随地实施**，是现代**技术亟待解决的问题。皖南电机作为我国重要的电机生产企业，其产品在视频**系统中发挥着关键作用。

本研究针对皖南电机在视频**中的应用，提出了一种新型解决方案，采用Zynq系列处理器，结合高性能Cortex-A9双核和FPGA，ARM部分负责高清视频处理，可编程逻辑FPGA部分负责硬件升级和扩展。这种结合方式既保证了系统的稳定性，又降低了系统成本。

1. 移动视频**系统架构

本设计以Digilent公司的ZedBoard开发板为主控板，搭载Zynq7020芯片，集成了高性能双核ARMCortex-A9MPCore处理系统和可编程逻辑。视频采集端位于移动小车之上，实现移动视频采集。系统设计包括ARM控制部分和FPGA逻辑部分。ARM部分负责运行操作系统和软件应用，如Web服务器Boa和视频编码器mjpg-streamer；FPGA部分负责扩展硬件资源，设计小车电机驱动部分PWMIP核。系统总体结构如图1所示。各模块功能如下：摄像头负责视频图像采集，Zynq主控模块负责ARM操作系统和FPGA逻辑资源，电机控制模块负责智能小车运动，BoaWebserver负责网络交互，无线路由器负责无线网络数据收发。

2. 电机控制部分设计

2.1 电机控制部分硬件电路设计

该模块主要由L298P双H桥直流电机驱动芯片实现。由于一个L298P芯片可以驱动两个直流电机，小车有4个车轮，因此需要两块L298P芯片。同时，为减少FPGA I/O引脚数量，在原理图设计中采用了四二输入或非门芯片SN74HC02D，这样用两个I/O引脚就可以控制L298P的4个输入端。DIR1、DIR2、PWM1、PWM2通过Zedboard的PMOD接口与FPGA相连。原理图如图3所示，图中IN1、IN2、IN3、IN4为输入信号，ENA、ENB为使能信号。ENA控制IN1、IN2的输入使能，ENB控制IN3、IN4的输入使能。当ENA为1，DIR1为1时（即IN1为0，IN2为1时），P1接口上的电动机正转；当ENA为1，DIR1为0时（即IN1为1，IN2为0时），P1接口上的电动机反转；当ENA为0时，P1接口上的电动机停止。与P2口连接的电动机原理同上。

2.2 FPGA部分PWMIP核设计

Xilinx嵌入式系统部分的设计采用其公司推出的EDK（嵌入式开发套件）开发套件实现，EDK包含完成嵌入式系统设计的一整套工具，包括硬件设计工具XPS（Xilinx平台设计）和软件设计工具SDK（Xilinx软件开发套件）。硬件设计步骤如下：（1）设置新工程路径；（2）自定义IP配置外设；（3）建立UCF文件；（4）生成bit流。自定义IP部分主要实现电机的正转、反转和停止控制。关键VerilogHDL代码如下：

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3. 实验结果及测试

系统的主控制板为Zedboard开发板，上电启动后，无线路由器会发布一个SSID为Tp_Link_5C90的无线网络，可以通过任何可以上网的设备连接这个网络。在浏览器中输入网址：192.168.1.100，就会登录到移动视频**的网页上，通过界面的按钮控制视频终端的运行。

本文设计采用XilinxAllProgrammable芯片Zynq作为主控CPU，FPGA部分可以实现逻辑扩展和功能补充。例如：自定义通信协议、IP核，同时还可以利用Xilinx的部分可重配置技术升级硬件系统，易于后期扩展和硬件升级；ARM部分采用的是性能较高的Cortex-A9双核，使得对高清晰视频的处理较为流畅，而且系统整体功能也比较稳定。相比于传统的模拟**，数字视频处理技术提高了图像的质量和**效率。

设计中采用软硬件协同设计的方法，即：在整个系统及定义的基础上，同时对软硬件进行设计和协调，其中包括软硬件的划分（哪些功能使用软件完成，哪些功能使用硬件完成）、软硬件系统的开发与联合调试，降低了开发风险，缩短了开发周期。

参考文献

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