视频监控和安全行业正在经历着一场巨大的变革，正在从传统的模拟闭路电视摄像机向基于逻辑的数字摄像机的方向发展。更高的视频分辨率、图像信号处理、先进的视频分析、多摄像系统和数字视频压缩的发展趋势推动了这一转变。其结果是，在视频监控摄像机和数字视频录像机(DVR)设计中出现了新的挑战，包括增加使用CMOS传感器、网络IP摄像技术、增加系统的集成功能、更小尺寸的外形因子、采用先进的编解码器以及增加DSP功能。
由于视频监控/安全市场的多样性和竞争性，制造商往往很难在他们自己的产品中添加差异化的功能，使其产品有别于竞争对手的产品。因此，相似的摄像机和DVR产品非常普遍。然而，上面提到的趋势为视频安全/监控原始产品制造商创造了新的机会，可以实现产品的差异化。
满足这些应用的要求需要额外的处理能力。目前的数码摄像机利用DSP芯片、专门的ASSP或ASIC来提供处理功能，但这些方案存在一些挑战。采用DSP芯片经常会出现性能瓶颈，因为这些芯片通常用串行方式处理图像信号处理任务。ASSP可能提供更多的性能，但往往是以设计的灵活性为代价。ASIC有更多的性能优化，但产量不够大，无法验证ASIC开发所需的费用和时间。设计人员需要一种灵活的方法，针对不同的细分市场提供从低端摄像机/DVR到高端应用所需的计算能力。
实现方案的选择
视频监控系统可分为两大类：摄像系统和DVR系统。摄像系统可整合单个摄像机或多个摄像机。有些系统则整合了DVR与单个摄像机或多个摄像机。
图1：多摄像机的DVR视频监控系统框图
图1是一种通用的多摄像机的DVR视频监控系统。视频源来自CMOS视频传感器、CCD视频传感器或模拟视频源。专有的视频接口将输入视频流转换成普通的格式，然后对不同的视频流(以及音频)进行多路复用,在图像信号处理单元进行预处理。视频预处理的目的是降低噪声和消除像素缺陷。
许多网络IP摄像机受到了非常紧凑的外形、功耗和成本的制约，特别是嵌入式摄像机/DVR系统。采用非易失FPGA作为一种解决方案能解决这些问题，并获得FPGA的传统优势。
利用FPGA实现产品差异化
采用FPGA实现视频监控系统具有许多优点，包括FPGA加速DSP处理的功能。非易失性FPGA可以使FPGA在视频监控摄像系统实现中更具吸引力，特别是对移动/交通运输系统中使用的嵌入式摄像机/DVR系统来说。这些系统对便携性、功耗和电路板面积有严格的要求。
这些应用对灵活性和可扩展性也有很高的要求，但前提是不能降低对功耗、电路板面积和便携性的要求。例如，一些网络IP摄像系统有多个摄像机和传感器，即使电路板面积非常有限，也必须提供多个视频流的通道。其它网络IP摄像机往往采用非常小的外壳，电路板接近MicroSD卡的大小，这种系统的原始设备制造商所面临的挑战是用尽可能少的芯片实现多个系统，同时还能满足功能、外形和低功耗的要求。
图3：LatticeXP2非易失器件系列具有低成本的封装
本文小结
对于大量的各种视频监控摄像机和DVR的应用，FPGA所具有硬件灵活性、并行处理能力以及零非重复性工程费优势。采用非易失FPGA不再需要外部引导芯片PROM，可以构建一个提供瞬时启动功能的单芯片解决方案。带有片上密钥存储并支持内置的AES 128位加密技术的特性为保护FPGA编程位流、防止外部篡改提供了安全保障。许多安全摄像系统解决方案，包括嵌入式摄像机/DVR系统，都能从传统的基于SRAM的FPGA中受益，但当功耗、电路板面积、成本和集成度特性非常重要时，非易失FPGA是一个更具吸引力的替代方案。
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