Hardwaredesign von Video Encoder basierend auf DM365

Zusammenfassung: Um einige Probleme im Standard-Definitionsüberwachungssystem zu lösen, wird ein hochauflösendes Videokomprimierungssystem basierend auf TMS320DM365 entwickelt. Übernahme von ITU-T H. 264 (DM365 eingebetteter Hardware-Kompressor) Videokomprimierungsalgorithmus und hochauflösendes analoges Videosignal wird durch dedizierte Video-Dekodierungs-Chip-TVP7002 in digitales Videosignal konvertiert. Internet, über PC -Software -Dekodierung für die Video -Wiedergabe. Die Praxis hat bewiesen, dass dieses Codierungsschema die Datenkomprimierung und Übertragung gut abgeschlossen hat und die Entwurfsanforderungen erfüllt.
Schlüsselwörter: Videokomprimierung; DM365; H. 264; Netzwerkübertragung
In Videoüberwachungsanwendungen weist die herkömmliche Videoüberwachung eine hohe Bildklarheit (CIF bis D1 -Auflösung), Schwierigkeiten bei der Verwaltung und Wartung vieler Kabel, komplizierter Konfiguration vieler Geräte und unbequeme Erweiterung auf. Diese Faktoren schränken die Effektivität des Sicherheitsmanagements ernsthaft ein. Verbesserung, bietet aber auch die Möglichkeit zur Entwicklung einer hochauflösenden Videoüberwachung. In diesem Artikel wird das Hardwaredesign von HD-Videocodierern basierend auf DM365 erörtert.
1 Hardware-Plattform Gesamtdesign TMS320DM365 setzt die Architektur des Davincitm Family DM355-Prozessors fort und integriert einen ARM926EJ-S-Kern, ein Bildverarbeitungssubsystem (VPSS), ein H. 264 HD-Encoder Coprocessor HDVICP und einen MPEG-4/JPEG-HDOCER-Coprocessor MJCPEL MJCPE , Support Multi-Format H. 264, MPEG-4, MPEG-2, MJPEG und VC1 Codecs für hohe Videoflexibilität. DM365 kann gleichzeitig 720p, D1, CIF drei Streams oder mehr Kombinationen ausgeben, und die Codierungsrate ist einstellbar und unterstützt Hardware -OSD. Der Prozessor verfügt über eine reichhaltige periphere Schnittstelle, und der Benutzer kann das Subsystem bequem verbinden. In diesem Artikel wird TMS320DM365 als Haupt -CPU angewendet, die Eingangsvideodaten sammelt und entsprechende Komprimierungsnetzübertragungsverarbeitung durchführt und einen digitalen Video -Encoder basierend auf der DM365 -Architektur entwirft. Zusätzlich zu DM365 verfügt das System über hochauflösende Video-A/D-Konverter, Audio-Codec, Speicher, Ethernet, serielle Port und andere Module. Das System läuft auf dem Linux-Betriebssystem und verfügt über die Eigenschaften einer guten Echtzeitleistung, der schnellen Kommunikationsgeschwindigkeit, der hohen Bildqualität, der stabilen Leistung, dem niedrigen Preis und dem Anti-Virus.
Das Gesamtblockendiagramm des Systems ist in Abbildung 1 dargestellt. Das System verwendet DM365 als Haupt -CPU-, DM365 -Audio -Modul, Videoeingangsmodul, Speichermodul, serielles Port und Netzwerkübertragungsmodul. Die Plattform besteht aus zwei Teilen: dem Video -Eingangs- und Bildverarbeitungsteil und dem Videoausgabeteil.

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Videoeingangs- und Bildverarbeitungsteil: Analog Videosignaleingang mit hoher Definition. Dieses Modul DM365 führt hauptsächlich H. 264 -Komprimierung durch und kann Geräuschfilterung, Videostabilisierung, Gesichtserkennung, Auto -Weißabgleich, Autofokus, Automatikbelastung und Kantenverbesserung erreichen. Darüber hinaus initialisiert es auch alle I2C -Geräte auf dem System, um Audio- und Sprach -Intercom zu implementieren.
VIDEO -Ausgangsteil: DM365 eingebetteter Armmikroprozessor, die Kernfunktion dieses Prozessors besteht darin, den Datenstrom, das externe Speichermodul, das Ethernet -Modul, das serielle Portmodul usw. weiterzuleiten und dann durch das Mac -Rahmen übergeht und schließlich die Übertragung des Datenpakets über den Ethernet -Controller -Phy abgeschlossen. Darüber hinaus ist ARM auch für das Parsen der empfangenen Daten, die Weiterleitung der relevanten Parameterbefehle, die vom PC gesendet werden, die entsprechenden Betriebseinstellungen (Videokomprimierungsrate, Bildrate usw.) und die Implementierung der peripheren Steuerung über den seriellen Port (PTZ -Controller (PTZ -Controller , Objektiv) usw.), die Verarbeitung von Alarmeingang und Ausgabe über GPIO und so weiter.
2 Moduldesign
2.1 Video -Audio -Eingangsmodul In der DM365 befindet sich eine VPFE -Schnittstelle, die die Videoeingangsformate in mehreren Formaten unterstützen kann. Das System realisiert 1 Kanal -HD -Videoeingabe, und der HD A/D -Conversion -Chip nimmt TVP7002 an. Der TVP7002 kann die digitale Konvertierung von R/PR-, C/Y-, B/PB -Signalen mit einer Konversionsrate von bis zu 165 MHz realisieren. Es wird in vielen digitalen Videoumgebungen mit hoher Definition mit einer Auflösung von bis zu 1080p verwendet. Der DM365 ist über den IIC -Bus konfiguriert. Die internen Register von TVP7002 sind ordnungsgemäß konfiguriert, um 720p -Auflösung Videoquellen zu verarbeiten. Die A/D -Videodaten werden vom digitalen Video -Port TVP7002 zum DM365 VPFE ausgegeben. Das System bietet außerdem eine hochauflösende digitale Videoeingabebereich. HDVICP Coprozessor kann H in 1 280x720p30-Format bereitstellen. Die 264 Standard-Videocodierung oder -decodierung sowie der MJCP-Coprozessor sowie der JPEG-Standard können auch MPEG-4-Videocodierung oder -decodierung im 1 920x1 080p24-Format bereitstellen.
Das System realisiert einen LineIn- und Stereo -Ausgang über AIC23, DM365 ist über IIC -Bus konfiguriert und AIC23 ist mit dem MCBSP -Anschluss von DM365 verbunden. Der MCBSP des DM365 wird als bidirektionaler Datenkanal verwendet, über den alle Audio -Datenströme übertragen werden und verschiedene Datenformate unterstützt.
2.2 Ethernet-Modul Das System enthält eine I-Kanal-10/100-m-Netzwerkschnittstelle, der DM365 verfügt über einen Mac-Controller und ein Ethernet-PHY-Chip ist an die EMAC-Schnittstelle angeschlossen. Der PHY verwendet RTL8201 und der RTL8201 ist mit der MII -Schnittstelle des DM365 verbunden. Der DM365 implementiert die Konfiguration und Steuerung des RTL8201 -Registers über die MDIO -Schnittstelle. Die anderen Handshake -Signale sind nacheinander verbunden. Der RTL8201 ist ordnungsgemäß konfiguriert (die Phy-Adresse usw. einstellen), indem Sie den Pulldown-Widerstand nach oben ziehen und ziehen. Der RTL8201 importiert diese Konfigurationsinformationen zu Beginn des Stromverbrauchs und führt entsprechende Arbeiten aus. Ein externer 25 -MHz -Kristall ist mit der Taktoberfläche des RTL8201 als Taktquelle für den RTL8201 verbunden. Der RTL8201 ist zur Signalisolierung mit einem Netzwerktransformator verbunden und über RJ45 mit dem Netzwerk verbunden.
2.3 Speicher, USB, serieller Port, RTC, Alarmmodulsystem bietet 1 Kanal USB -Schnittstelle, unterstützt den OTG -Modus und den Hostmodus, unterstützt USB2.0 hohe Geschwindigkeit (480 mb/s), volle Geschwindigkeit (12 MB/s), setzen Sie die FIFO. Der DM36 5 On-Chip-USB-Controler und USB PHY vervollständigen seine Initialisierung durch verwandte Konfiguration, und externe Peripheriegeräte wie USB-SATA-Festplatten können mit dem USB verbunden werden.
Das System verbindet DDR2 SDRAM und NAND Flash extern als Off-Chip-Speicher. Der Startmodus ist der Nandflash -Startmodus, indem BTSEL [2: 0] auf 000 festgelegt wird. Die AEMIF -Schnittstelle von DM365 kann Nandflash und Nor Flash unterstützen. Da Nand Flash eine große Speicherkapazität und einen niedrigen Preis hat, verwendet dieses Design NAND Flash.
DM365 bietet eine dedizierte DDR2-Steuerschnittstelle, eine 16-Bit-Datenlinie, eine 14-Bit-Adresslinie und 3 Blockauswahlsignale, die 256 MByte Speicherplatz unterstützen können. Das System verwendet DDR2 SDRAM CHIP K4T1G164QQ.
DM365 verfügt über 2 UART -Schnittstellen, das System ist mit zwei seriellen Anschlüssen verbunden, einem RS232, der zum Debuggen verwendet wird, und ein RS485 -Peripheriegericht für die Kommunikation (PTZ -Objektiv usw.). Und über GPIO, um Alarmeingang und 2 -Wege -Alarmausgabe 2 -Wege -Schalter bereitzustellen, wird der Alarmeingang durch das Zwerchfell realisiert. Wenn das Alarmsignal eingegeben wird, wird das Licht eingeschaltet und der Ausgang ist niedrig auf DM365 GPIO, wenn kein Alarmsignaleingang vorhanden ist. Wenn die Blende abgeschnitten wird und der Ausgang hoch auf DM365 GPIO ist, bestimmt der DM365 das Vorhandensein oder Abwesenheit des Alarmeingangssignals, indem der GPIO -Pegel erfasst wird. Der Alarmausgang wird durch Steuerung des Öffnens und Schließens des Relais realisiert. Das System erweiterte den RTC auch durch die IIC.
Das System bietet einen 24 -MHz -Takt -Eingang zum DM365 über einen externen Kristall und einen Modulaktuhren aus dem internen DM365 -PLL.
2.4 Stromversorgung Das System bietet eine 5 -V -Stromeingangsschnittstelle, die über den Power Conversion -Chip +1,35 V, +1,8 V und +3,3 V liefert. Unter ihnen werden 1,35 V und 1,8 V durch TPS62040DGQ erzeugt. Der TPS62040DGQ ist ein hoher Effizienz und niedriger Ripple-DC-DC-Chip von TI, der die Ausgangsspannung durch einen Widerstand reguliert. Die 3,3 -V -Spannung wird mit dem TPS5430 implementiert, der eine maximale Eingangsspannung von 36 V und einen maximalen Strom von 3 A. hat.
Die Power-up-Sequenz für das System lautet: Zuerst den Kern (1,35 V) und dann die PLL und andere Module (1,8 V) aufschalten. Das heißt, das 3,3 -V -Netzteil wird zuerst über das TPS5430 erhalten, dann wird 1,35 V durch das TPS62040DGQ erzeugt und 1,8 V wird mit dem EN eines anderen TPS62040DGQ durch 1,35 V angeschlossen. Nach 1,8 V wird der Strom eingeschaltet, der Strom eingeschaltet wird, wird der Strom eingeschaltet durch den Schalter. Das resultierende 3,3 V, 3,3 V wird schließlich auf den DM365 geladen. Die Reihenfolge, in der die Leistung erzeugt wird, ist entgegengesetzt der Stromversorgungssequenz.
3 Schlussfolgerung Um zu testen, ob das Design den vorgegebenen Anforderungen entspricht, wurde die Systemleistung gründlich getestet. Für das Testen in verschiedenen Umgebungen wurden eine Vielzahl von hochauflösenden Videoeingabestörungen ausgewählt. Es gibt Tests für die Geschwindigkeit und Schwere des Tests. Das Schwarzweiß des Bildeffekts sowie das Schrittmuster zum Testen der Helligkeitsstufe.
Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass das System in Echtzeit codieren kann, das dekodierte Bild klar und glatt ist, es gibt kein Mosaik- und Animationsphänomen, keine Überbelichtung, mangelnde Porträtbelichtung, Farbguss, Exposition und Ungenauigkeit des Weißabgleichs usw. mit leuchtende Farben und klare Helligkeit. Überwinden Sie die Mängel im Standard -Definitionsüberwachungssystem.
Diese Entwurfslösung ist im Einklang mit der ursprünglichen Absicht des Designs wirtschaftlich und verfügt über umfassende Marktaussichten in den Bereichen Videophon, hochauflösendes Überwachungssystem und Fahrzeugüberwachung.