Design de hardware do codificador de vídeo com base no DM365

Resumo: Para resolver alguns problemas no sistema de monitoramento de definição padrão, um sistema de compressão de vídeo de alta definição baseado no TMS320DM365 foi projetado. Adotando ITU-T H. 264 (compressor de hardware incorporado DM365) Algoritmo de compressão de vídeo, o sinal de vídeo analógico de alta definição é convertido em sinal de vídeo digital por vídeo dedicado de decodificação de vídeo TVP7002, a compactação de dados no DM365, os dados incorporados do braço são embalados e transmitidos para o Internet, através da decodificação de software para PC para reprodução de vídeo. A prática provou que esse esquema de codificação concluiu bem a compactação e a transmissão de dados e atende aos requisitos de projeto.
Palavras -chave: compactação de vídeo; DM365; H. 264; transmissão de rede
Em aplicações de vigilância por vídeo, a vigilância tradicional de vídeo tem uma alta clareza de imagem (resolução CIF para D1), dificuldade em gerenciar e manter muitos cabos, configuração complicada de muitos dispositivos e expansão inconveniente. Esses fatores restringem seriamente a eficácia do gerenciamento de segurança. Aperfeiçoamento, mas também traz uma oportunidade para o desenvolvimento da vigilância por vídeo de alta definição, este artigo discute o design de hardware do codificador de vídeo HD com base no DM365.
1 Plataforma de hardware Design geral TMS320DM365 Continua a arquitetura do processador DAVINCITM FAMÍLIA DM355, integrando um núcleo ARM926EJ-S, um subsistema de processamento de imagens (VPSS), um codificador HD HDCEss HDV e um MPEG-4/JPEG HD HDE HDE , Suporte a Multi-Format H. 264, MPEG-4, MPEG-2, MJPEG e Codecs VC1 para alta flexibilidade de vídeo. O DM365 pode produzir simultaneamente 720p, D1, CIF três fluxos ou mais combinações, e a taxa de codificação é ajustável e suporta o hardware OSD. O processador possui uma interface periférica rica e o usuário pode conectar convenientemente o subsistema. Este artigo adota o TMS320DM365 como a CPU principal, coleta os dados de vídeo de entrada e executa o processamento de transmissão de rede de compressão correspondente e projeta um codificador de vídeo digital com base na arquitetura DM365. Além do DM365, o sistema também possui um conversor de vídeo A/D de alta definição, codec de áudio, armazenamento, Ethernet, porta serial e outros módulos. O sistema é executado no sistema operacional Linux e possui as características de bom desempenho em tempo real, velocidade de comunicação rápida, alta qualidade de imagem, desempenho estável, preço baixo e antivírus.
O diagrama geral de blocos do sistema é mostrado na Figura 1. O sistema usa o DM365 como CPU principal, módulo de áudio externo DM365, módulo de entrada de vídeo, módulo de armazenamento, porta serial e módulo de transmissão de rede. A plataforma consiste em duas partes: a parte de entrada de vídeo e a peça de processamento de imagem e a parte de saída de vídeo.

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Entrada de vídeo e processamento de imagem Parte: Alta definição Analógica Sinal de vídeo TVP7002 Após a codificação A/D, torna-se sinal de vídeo digital de alta definição e esse sinal digital é emitido para DM365. Este módulo DM365 executa principalmente a compressão H. 264 e pode obter filtragem de ruído, estabilização de vídeo, detecção de rosto, balanço de branco automático, foco automático, exposição automática e aprimoramento da borda. Além disso, ele também inicializa todos os dispositivos I2C no sistema para implementar o interfone de áudio e voz.
Parte de saída de vídeo: Microprocessador de braço incorporado DM365, a função principal desse processador é encaminhar fluxo de dados, módulo de memória externa, módulo Ethernet, módulo de porta serial, etc. O braço primeiro completa o RTP, UDP e o encapsulamento IP dos dados compactados, e depois passa pelo enquadramento do MAC e, finalmente, completa a transmissão do pacote de dados através do Phy do controlador Ethernet. Além disso, o ARM também é responsável por analisar os dados recebidos, encaminhando os comandos de parâmetros relevantes enviados pelo PC, executando as configurações de operação correspondentes (taxa de compressão de vídeo, taxa de quadros etc.) e implementando o controle periférico através da porta serial (controlador PTZ , lente) etc.), o processamento da entrada e saída de alarme através do GPIO, e assim por diante.
2 design de módulo
2.1 Módulo de entrada de áudio de vídeo Existe uma interface VPFE no DM365, que pode suportar formatos de entrada de vídeo em vários formatos. O sistema realiza 1 entrada de vídeo em HD de canal e o chip de conversão HD A/D adota TVP7002. O TVP7002 pode realizar a conversão digital de sinais R/PR, C/Y, B/PB com uma taxa de conversão de até 165 MHz. É usado em muitos ambientes de vídeo digital de alta definição com uma resolução de até 1080p. O DM365 está configurado através do barramento IIC. Os registros internos do TVP7002 são configurados corretamente para processar fontes de vídeo de resolução 720p. Os dados de vídeo A/D são emitidos da porta de vídeo digital TVP7002 para o DM365 VPFE. O sistema também fornece interface de entrada de vídeo digital de alta definição, o HDVICP Coprocessor pode fornecer o formato H em 1 280x720p30. A codificação ou decodificação de vídeo padrão 264 e o coprocessador MJCP, além do padrão JPEG, também podem fornecer codificação ou decodificação de vídeo MPEG-4 no formato 1 920x1 080p24.
O sistema percebe uma saída de linha e estéreo através do AIC23, o DM365 é configurado através do barramento IIC e o AIC23 está conectado à porta MCBSP do DM365. O MCBSP do DM365 é usado como um canal de dados bidirecional através do qual todos os fluxos de dados de áudio são transmitidos e suporta diferentes formatos de dados.
2.2 Módulo Ethernet O sistema inclui uma interface de rede de 10/100m de canal I, o DM365 possui um controlador MAC e um chip Phy Ethernet está conectado à interface EMAC. O PHY usa RTL8201 e o RTL8201 está conectado à interface MII do DM365. O DM365 implementa a configuração e o controle do registro RTL8201 através da interface MDIO. Os outros sinais de aperto de mão estão sequencialmente conectados. O RTL8201 está configurado corretamente (defina o endereço PHY, etc.) puxando para cima e puxando o resistor pull-down. O RTL8201 importa essas informações de configuração no início do Power-On e executa o trabalho correspondente. Um cristal externo de 25 MHz é conectado à interface do relógio do RTL8201 como a fonte do relógio para o RTL8201. O RTL8201 está conectado a um transformador de rede para isolamento de sinal e está conectado à rede via RJ45.
2.3 Armazenamento, USB, porta serial, RTC, sistema de alarmes fornece uma interface USB de 1 canal, suporta o modo OTG e o modo de host, suporta USB2.0 alta velocidade (480 mb/s), velocidade total (12 mb/s), defina o FIFO. O Controlador USB do DM36 5 no chip e o USB Phy completam sua inicialização por meio da configuração relacionada e os periféricos externos, como o disco rígido USB-SATA, podem ser conectados ao USB.
O sistema conecta externamente o ddr2 sdram e o flash NAND como memória fora do chip. O modo de inicialização é o modo de inicialização de Nandflash, configurando o BTSEL [2: 0] para 000. A interface Aemif do DM365 pode suportar o Nandflash e o Flash. Como o NAND Flash possui grande capacidade de armazenamento e preço baixo, esse design usa o Flash NAND.
O DM365 fornece uma interface de controle DDR2 dedicada, linha de dados de 16 bits, linha de endereço de 14 bits e sinais de seleção de 3 blocos, que podem suportar 256 mbyte de espaço de armazenamento. O sistema usa DDR2 SDRAM Chip K4T1G164QQ.
O DM365 possui 2 interfaces UART, o sistema está conectado com duas portas seriais, uma RS232, usada para depuração e um periférico RS485 para comunicação (lente PTZ, etc.). E através do GPIO para fornecer entrada de alarme de interruptor de 2 vias e saída de alarme de interruptor de 2 vias, a entrada de alarme é realizada pelo diafragma. Quando o sinal de alarme é inserido, a luz é ativada e a saída é baixa para DM365 GPIO, quando não há entrada de sinal de alarme. Quando a abertura é cortada e a saída é alta para o DM365 GPIO, o DM365 determina a presença ou ausência do sinal de entrada de alarme detectando o nível do GPIO. A saída de alarme é realizada controlando a abertura e o fechamento do relé. O sistema também estendeu o RTC através do IIC.
O sistema fornece uma entrada de relógio de 24 MHz para o DM365 através de um cristal externo e um relógio do módulo da PLL interna DM365.
2.4 Fonte de alimentação O sistema fornece uma interface de entrada de energia de 5 V que fornece potência +1,35 V, +1,8 V e +3,3 V através do chip de conversão de energia. Entre eles, 1,35 V e 1,8 V são gerados pelo TPS62040DGQ. O TPS62040DGQ é um chip DC-DC de alta eficiência e baixa eficiência que regula a tensão de saída através de um resistor. A tensão de 3,3 V é implementada com o TPS5430, que possui uma tensão de entrada máxima de 36 V e uma corrente máxima de 3 A.
A sequência de energia para o sistema é: primeiro acionamento do núcleo (1,35V) e, em seguida, liga o PLL e outros módulos (1,8V). Ou seja, a fonte de alimentação de 3,3V é obtida pela primeira vez através do TPS5430, então 1,35 V é gerado pelo TPS62040DGQ e 1,8 V está conectado ao en de outro TPS62040dgq a 1,35 V. Após a geração de 1,8 V, a corrente é ativada através do interruptor. Os 3,3 V, 3,3 V resultantes são finalmente carregados no DM365. A ordem em que a energia é gerada é oposta à sequência de energia.
3 Conclusão Para testar se o design atende aos requisitos predeterminados, o desempenho do sistema foi testado minuciosamente. Uma variedade de fontes de entrada de vídeo de alta definição foi selecionada para testes em diferentes ambientes. Existem testes para a velocidade e gravidade do teste. O preto e o branco do efeito da imagem, bem como o padrão de etapa para testar o nível de brilho.
Os resultados experimentais mostram que o sistema pode codificar em tempo real, a imagem decodificada é clara e suave, não há fenômeno de mosaico e animação, superexposição, falta de exposição a retratos, elenco de cores, exposição e equilíbrio de brancos, etc. Cores brilhantes e brilho claro. Supere as deficiências no sistema de monitoramento de definição padrão.
Essa solução de design é econômica de usar, de acordo com a intenção original do design, e possui amplas perspectivas de mercado nos campos de videofone, sistema de monitoramento de alta definição e monitoramento de veículos.