基于SPCA1527A的便携式现场执法记录仪

摘要：针对执法机构对现场执法过程记录的需要，基于SPCA1527A主控芯片，设计了一种便携式现场执法记录仪。其具有录像、录音、拍照、存储等功能，能实时记录现场执法情况，提供真实有力的现场证据。
关键词：现场记录仪：执法；SPCA1527A；视频采集：音频采集

0 引言
    在现代社会，城市文明的创建和和谐社会的发展离不开公安、工商和城管等执法机构对社会各部门的巡检工作，然而，执法中纠纷和冲突事件时有发生，既影响执法部门的形象，也不利于营造和谐的执法环境。本文设计的现场执法记录仪，是一种执法专用的专业摄录设备，可以实时、全面、准确地记录执法人员现场执法的情况，从而有效避免恶意投诉，减少轻率的法律诉讼，为追究暴力抗法行为的刑事责任提供有效证据，适用于公安、交警、城管、司法、检察、消防、工商、电力、水务、烟草、抢险救灾等各个执法部门。
    本文所设计的现场执法记录仪采用可调肩挂式一体化便携结构，主机和摄像头一体化设计，佩戴在肩部或胸前，可180度旋转和调节摄像头。事先完成系统设置后，一键操作即可记录现场执法情况，既不增加执法人员负担，也不影响执法人员的其他工作。此记录仪既适用于专业执法，也可以推广到民用场合作为音像记录设备。

1 系统总体设计
    系统采用凌嘉SPCA1527A主控芯片，该芯片是专业摄(录)像和照相芯片，可提供高质量音视频摄(录)制和PMP多媒体播放两大类功能，其分辨率、帧率等参数均优于其他非专业芯片，主控频率达800MHz，嵌入Linux2．6．31-6操作系统，系统运行速度快、性能可靠，满足现场执法记录仪数码摄像、数码照相、数码录音等功能的基本要求。

    采用工业级OV7725封闭式一体化摄像头模组，可以适合于各种高温、低温、干燥、潮湿等外部环境；内部采用双通道CMOS图像传感器滤光片，以适应白天和夜间都能清晰拍摄的需要。
    动态随机存储器(SDRAM)采用的是三星64MB的K4S641632K芯片，可以与CPU时钟同步，能够进行动态数据存储，随机读取指定地址数据。

2 系统主要功能与特点
2．1 视频采集
    系统可进行影音同步录制，也可单独录像或录音。视频录制可选多种模式，根据需求选择不同分辨率及帧率。可选模式有：1)高清720p模式，1280 720，30帧／秒；2)VGA模式，640 480，60帧／秒；3)D1模式720 480，30帧／秒。视频采用标准H．264编码，视频文件输出格式有AVI、MOV、ASF、MP4、WMV等格式，默认为AVI格式，能够直接输出到任何NTSC、PAL制式显示设备上，配有专用USB接线将视频存储到PC上。视频采集过程可以采用分段录像、定时录像、循环录像等方式进行。单独拍照时，照片分辨率可达500万像素。低照度在小于0．11x情况下可借助红外LED进行拍摄。
2．2 音频采集
    音频信号由麦克风输入，通过外部放大器和单声道PMW数模转换器实现音频采集。采用自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)进行音频的编解码，采样频率分别为：8kHz、11kHz、16kHz、22kHz、32kHz、44kHz、48kHz。系统硬件有AV／IN端口，可通过该端口接入NTSC、PAL制式的任何影音设备(CMOS／CCD摄像头，DVD，电视等等)的输入信号并进行录制，同时也可将声音对上述设备进行输出。

3 硬件设计
3．1 音视频摄录功能实现
    凌嘉SPCA1527是一个低成本的片上系统，拥有一套完整的数字摄像系统。在视频上，它嵌入了凌阳高质量图像处理工具，拥有高速JPEG解码和广泛的外围接口，实现了低成本的DSC(Dynamic Stability Control，动态稳定控制系统)。凌嘉SPCA1527支持当前的多种流行的CCD，色彩处理上支持RGB和YCbCr两种格式。
    本系统采用CMOS图像传感器OV7725进行视频采集，可直接将光信号转换为模拟电流信号，电流信号经过放大和模数转换，实现图像的获取、存储、传输、处理和复现。OV7725具有体积小、功耗小、抗冲击与震动等优点，其总体性能稳定、灵敏度高、噪声低、动态范围大且响应逮度快，有自扫描功能，图像畸变小、无残像。OV7725支持多种输出模式，主要为RGB565／555／444、GRB422及YCbCr422格式。OV7725采集的数字视频信号，传给SPCA1527主控芯片。OV7725与主控芯片的接线图如图2和图3所示。

3．2 存贮器
    储存器K4S641632K芯片与SPCA1527A直接连接，电路原理图分别如图2和图4所示。

4 软件设计
    该软件基于Linux2．6．31-6嵌入式系统，运用C++语言实现，程序流程图如图5所示。
    程序流程如下：打开系统手持设备，系统先进行自检，然后初始化，该过程设定时间为2s。如没有对系统按键进行操作，即没有按录像／录音键或拍照键，系统自动进入主菜单。操作者可以通过主菜单进行功能选择，如视频回放、照片浏览、删除文件、摄像或拍照模式选择、功能设置等。开机后也能通过按下相应功能键，如拍照键直接进入拍照模式，照片文件直接存入所放进的SD或MMC卡中，当卡满后，系统自动停止拍摄。

5 结束语
    本文设计的现场执法记录仪可以满足执法机构对现场执法过程中声像记录的基本需要，能够有效配合有关部门执法，减小执法争议。为了使系统更加适合实际运用，汁划在下一步开发过程中，完善以下几个方面的功能：加入蓝牙模块，实现无线对讲功能；增加无线收发模块，实现无线上网、紧急呼叫、远程监视等功能。本文对其它民用声像记录仪，如车载声像记录仪的开发具有一定的参考价值。