Design hardware dell'encoder video basato su DM365

Riassunto: per risolvere alcuni problemi nel sistema di monitoraggio della definizione standard, è progettato un sistema di compressione video ad alta definizione basato su TMS320DM365. Adottare ITU-T H. 264 (compressore hardware incorporato DM365) Algoritmo di compressione video, il segnale video analogico ad alta definizione viene convertito in segnale video digitale mediante chip tvp7002 decodifica video dedicata al braccio inbile Internet, tramite la decodifica del software per PC per la riproduzione video. La pratica ha dimostrato che questo schema di codifica ha completato il bene la compressione e la trasmissione dei dati e soddisfa i requisiti di progettazione.
Parole chiave: compressione video; DM365; H. 264; trasmissione di rete
Nelle applicazioni di videosorveglianza, la videosorveglianza tradizionale ha un'alta chiarezza dell'immagine (risoluzione da CIF a D1), difficoltà a gestire e mantenere molti cavi, configurazione complicata di molti dispositivi e espansione scomoda. Questi fattori limitano seriamente l'efficacia della gestione della sicurezza. Miglioramento, ma offre anche un'opportunità per lo sviluppo della videosorveglianza ad alta definizione, questo documento discute la progettazione hardware dell'encoder video HD basato su DM365.
1 piattaforma hardware Progettazione complessiva TMS320DM365 Continua l'architettura del processore DM355 Famiglia DaVincitm, integrando un core ARM926EJ-S, un sottosistema di elaborazione delle immagini (VPSS) H. 264 HD Coprocessor Ecoder HD , Supporto CODEC MULTIFAT Multi-Format H. 264, MPEG-4, MPEG-2, MJPEG e VC1 per un'elevata flessibilità video. DM365 può contemporaneamente produrre 720p, D1, CIF tre flussi o più combinazioni e la velocità di codifica è regolabile e supporta hardware OSD. Il processore ha una ricca interfaccia periferica e l'utente può connettere comodamente il sottosistema. Questo documento adotta TMS320DM365 come CPU principale, raccoglie i dati video di input ed esegue l'elaborazione della trasmissione della rete di compressione corrispondente e progetta un encoder video digitale basato sull'architettura DM365. Oltre a DM365, il sistema ha anche un convertitore A/D video ad alta definizione, codec audio, memoria, ethernet, porta seriale e altri moduli. Il sistema funziona sul sistema operativo Linux e ha le caratteristiche di buone prestazioni in tempo reale, velocità di comunicazione rapida, alta qualità dell'immagine, prestazioni stabili, prezzo basso e anti-virus.
Lo schema a blocchi complessivo del sistema è mostrato nella Figura 1. Il sistema utilizza DM365 come CPU principale, modulo audio esterno DM365, modulo di input video, modulo di archiviazione, porta seriale e modulo di trasmissione di rete. La piattaforma è composta da due parti: la parte di input video e elaborazione delle immagini e la parte di output video.

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Input video e elaborazione delle immagini Parte: segnale video analogico ad alta definizione Ingresso TVP7002, dopo la codifica A/D, diventa segnale video digitale ad alta definizione e questo segnale digitale viene utilizzato su DM365. Questo modulo DM365 esegue principalmente la compressione H. 264 e può ottenere filtraggio del rumore, stabilizzazione video, rilevamento del viso, bilanciamento del bianco automatico, focus automatico, esposizione automatica e miglioramento dei bordi. Inoltre, inizializza anche tutti i dispositivi I2C sul sistema per implementare il citofono audio e vocale.
Parte di output video: microprocessore a braccio incorporato DM365, la funzione principale di questo processore è quella di inoltrare il flusso di dati, il modulo di memoria esterno, il modulo Ethernet, il modulo della porta seriale, ecc. Il braccio completa per la prima volta il RTP, l'UDP e l'incapsulamento IP dei dati compressi, e poi passa attraverso l'inquadratura MAC e infine completa la trasmissione del pacchetto di dati attraverso il controller Ethernet PHY. Inoltre, ARM è anche responsabile dell'analisi dei dati ricevuti, inoltrare i comandi dei parametri pertinenti inviati dal PC, eseguendo le impostazioni operative corrispondenti (velocità di compressione video, velocità dei frame, ecc.) E implementando il controllo periferico attraverso la porta seriale (controller PTZ , lente) ecc.), L'elaborazione dell'ingresso di allarme e l'output tramite GPIO e così via.
2 Modulo Design
2.1 Modulo di input audio video Esiste un'interfaccia VPFE sul DM365, che può supportare i formati di input video in più formati. Il sistema realizza l'input video HD a 1 canale e il chip di conversione A/D HD adotta TVP7002. Il TVP7002 può realizzare la conversione digitale dei segnali R/PR, C/Y, B/PB con un tasso di conversione fino a 165 MHz. Viene utilizzato in molti ambienti video digitali ad alta definizione con una risoluzione fino a 1080p. Il DM365 è configurato tramite il bus IIC. I registri interni TVP7002 sono correttamente configurati per elaborare le fonti video di risoluzione 720p. I dati video A/D vengono utilizzati dalla porta video digitale TVP7002 al DM365 VPFE. Il sistema fornisce inoltre interfaccia di input video digitale ad alta definizione, il coprocessore HDVICP può fornire H in 1 280x720p30. La codifica o la decodifica video standard 264 e il coprocessore MJCP oltre allo standard JPEG, possono anche fornire codifica o decodifica video MPEG-4 nel formato 1 920x1 080p24.
Il sistema realizza una linea di linea e stereo tramite AIC23, DM365 è configurato tramite Bus IIC e AIC23 è collegato alla porta MCBSP di DM365. L'MCBSP del DM365 viene utilizzato come canale di dati bidirezionale attraverso il quale vengono trasmessi tutti i flussi di dati audio e supporta diversi formati di dati.
2.2 Modulo Ethernet Il sistema include un'interfaccia di rete I-Canale 10/100m, il DM365 ha un controller MAC e un chip Ethernet PHY è collegato all'interfaccia EMAC. PHY utilizza RTL8201 e l'RTL8201 è collegato all'interfaccia MII del DM365. Il DM365 implementa la configurazione e il controllo del registro RTL8201 tramite l'interfaccia MDIO. L'altro segnali di Handshake sono collegati in sequenza. RTL8201 è correttamente configurato (impostare l'indirizzo PHY, ecc.) Tirando su e tirando il resistore a discesa. RTL8201 importa queste informazioni di configurazione all'inizio di Accensione ed esegue il lavoro corrispondente. Un cristallo esterno da 25 MHz è collegato all'interfaccia di clock dell'RTL8201 come sorgente di clock per RTL8201. RTL8201 è collegato a un trasformatore di rete per l'isolamento del segnale ed è collegato alla rete tramite RJ45.
2.3 Storage, USB, porta seriale, RTC, sistema di modulo allarme fornisce un'interfaccia USB a 1 canale, supporta la modalità OTG e la modalità host, supporta USB2.0 High Speed ​​(480 Mb/s), Full Speed ​​(12 Mb/S), Imposta il FIFO. Il DM36 5 On-chip USB Controller e USB PHY completano la sua inizializzazione attraverso una configurazione correlata e le periferiche esterne come il disco rigido USB-SATA possono essere collegati all'USB.
Il sistema collega esternamente DDR2 SDRAM e NAND Flash come memoria off-chip. La modalità di avvio è la modalità di avvio Nandflash impostando BTSEL [2: 0] a 000. L'interfaccia AEMIF di DM365 può supportare Nandflash e Nor Flash. Poiché Nand Flash ha una grande capacità di archiviazione e un prezzo basso, questo design utilizza Nand Flash.
DM365 fornisce un'interfaccia di controllo DDR2 dedicata, una linea di dati a 16 bit, una linea di indirizzo a 14 bit e segnali di selezione a 3 blocchi, che possono supportare 256 MByte di spazio di archiviazione. Il sistema utilizza DDR2 SDRAM CHIP K4T1G164QQ.
DM365 ha 2 interfacce UART, il sistema è collegato con due porte seriali, una RS232, utilizzata per il debug e una periferica RS485 per la comunicazione (lente PTZ, ecc.). E tramite GPIO per fornire ingresso allarme a 2 vie e uscita allarme a 2 vie, l'ingresso di allarme è realizzato dal diaframma. Quando il segnale di allarme è input, la luce è attivata e l'uscita è bassa a DM365 GPIO, quando non è presente alcun input del segnale di allarme. Quando l'apertura viene tagliata e l'uscita è alta a DM365 GPIO, il DM365 determina la presenza o l'assenza del segnale di ingresso di allarme rilevando il livello GPIO. L'uscita di allarme viene realizzata controllando l'apertura e la chiusura del relè. Il sistema ha anche esteso l'RTC attraverso l'IIC.
Il sistema fornisce un ingresso di clock a 24 MHz al DM365 tramite un cristallo esterno e un orologio da modulo dal PLL interno DM365.
2.4 Alimentatore Il sistema fornisce un'interfaccia di input di potenza a 5 V che fornisce +1,35 V, +1,8 V e +3,3 V di potenza attraverso il chip di conversione di potenza. Tra questi, 1,35 V e 1,8 V sono generati da TPS62040DGQ. Il TPS62040DGQ è un chip DC-DC ad alta efficienza, a bassa ondulazione da TI che regola la tensione di uscita attraverso un resistore. La tensione di 3,3 V è implementata con TPS5430, che ha una tensione di ingresso massima di 36 V e una corrente massima di 3 A.
La sequenza di accensione per il sistema è: prima accensione al nucleo (1.35 V), quindi accendi il PLL e altri moduli (1.8 V). Cioè, l'alimentazione da 3,3 V viene ottenuto per la prima volta attraverso il TPS5430, quindi 1,35 V viene generato dal TPS62040DGQ e 1,8 V è collegato all'EN di un altro TPS62040DGQ attraverso 1,35 V. attraverso l'interruttore. Il 3,3 V risultante, 3,3 V viene infine caricato sul DM365. L'ordine in cui viene generata la potenza è opposto alla sequenza di accensione.
3 Conclusione Per verificare se il progetto soddisfa i requisiti predeterminati, le prestazioni del sistema sono state testate accuratamente. Una varietà di fonti di input video ad alta definizione sono state selezionate per il test in diversi ambienti. Ci sono test per la velocità e la gravità del test. Il bianco e nero dell'effetto immagine, nonché il modello di gradino per testare il livello di luminosità.
I risultati sperimentali mostrano che il sistema può codificare in tempo reale, l'immagine decodificata è chiara e liscia, non esiste un fenomeno di mosaico e animazione, nessuna sovraesposizione, mancanza di esposizione al ritratto, cast di colore, esposizione e inesattezza del bianco, ecc. Colori vivaci e luminosità chiara. Superare le carenze nel sistema di monitoraggio della definizione standard.
Questa soluzione di progettazione è economica da utilizzare, in linea con l'intenzione originale del design, e ha ampie prospettive di mercato nei campi del videofono, del sistema di monitoraggio ad alta definizione e del monitoraggio dei veicoli.