초록 : 표준 정의 모니터링 시스템에서 일부 문제를 해결하기 위해 TMS320DM365를 기반으로 한 고화질 비디오 압축 시스템이 설계되었습니다. ITU-T H. 264 채택 (DM365 임베디드 하드웨어 압축기) 비디오 압축 알고리즘, 고화질 아날로그 비디오 신호는 전용 비디오 디코딩 칩 TVP7002, DM365의 데이터 압축, 내장 된 암 데이터를 포장하여 전송하여 디지털 비디오 신호로 변환됩니다. 인터넷, 비디오 재생을 위해 PC 소프트웨어 디코딩을 통해 인터넷. 실습은이 코딩 체계가 데이터 압축과 전송을 잘 완료하고 설계 요구 사항을 충족한다는 것을 증명했습니다.
키워드 : 비디오 압축; DM365; H. 264; 네트워크 전송
비디오 감시 응용 프로그램에서 전통적인 비디오 감시는 이미지 선명도 (CIF에서 D1 해상도), 많은 케이블 관리 및 유지 관리의 어려움, 많은 장치의 복잡한 구성 및 불편한 확장을 갖습니다. 이러한 요소는 보안 관리 효율성을 심각하게 제한합니다. 이 백서에서는 고화질 비디오 감시를 개발할 수있는 기회를 제공하는이 백서에서는 DM365를 기반으로 한 HD 비디오 인코더의 하드웨어 설계에 대해 설명합니다.
1 하드웨어 플랫폼 전체 설계 TMS320DM365 DAVINCITM 패밀리 DM355 프로세서의 아키텍처, ARM926EJ-S 코어, 이미지 처리 서브 시스템 (VPSS), H. 264 HD ENCODER COPROCESS 및 MPEG-4/JPEG HD ENCODER COPROCESS MJCP를 통합합니다. , 높은 비디오 유연성을 위해 다중 형식 H. 264, MPEG-4, MPEG-2, MJPEG 및 VC1 코덱을 지원합니다. DM365는 동시에 720p, D1, CIF 3 스트림 또는 더 많은 조합을 출력 할 수 있으며 인코딩 속도는 조정 가능하며 하드웨어 OSD를 지원합니다. 프로세서에는 풍부한 주변 장치 인터페이스가 있으며 사용자는 서브 시스템을 편리하게 연결할 수 있습니다. 이 논문은 주요 CPU로 TMS320DM365를 채택하고 입력 비디오 데이터를 수집하고 해당 압축 네트워크 전송 처리를 수행하며 DM365 아키텍처를 기반으로 디지털 비디오 인코더를 설계합니다. 이 시스템에는 DM365 외에도 고화질 비디오 A/D 컨버터, 오디오 코덱, 스토리지, 이더넷, 직렬 포트 및 기타 모듈도 있습니다. 이 시스템은 Linux 운영 체제에서 실행되며 우수한 실시간 성능, 빠른 커뮤니케이션 속도, 높은 이미지 품질, 안정적인 성능, 저렴한 가격 및 안티 바이러스의 특성을 보유하고 있습니다.
시스템의 전체 블록 다이어그램은 그림 1에 나와 있습니다. 시스템은 DM365를 기본 CPU, DM365 외부 오디오 모듈, 비디오 입력 모듈, 스토리지 모듈, 직렬 포트 및 네트워크 전송 모듈로 사용합니다. 플랫폼은 비디오 입력 및 이미지 처리 부분과 비디오 출력 부분의 두 부분으로 구성됩니다.
이 기사는 주소를 말합니다. http : //
비디오 입력 및 이미지 처리 부분 : 고화질 아날로그 비디오 신호 입력 TVP7002, A/D 인코딩 후 고화질 디지털 비디오 신호가 되고이 디지털 신호는 DM365로 출력됩니다. 이 모듈 DM365는 주로 H. 264 압축을 수행하며 노이즈 필터링, 비디오 안정화, 얼굴 감지, 자동 화이트 밸런스, 자동 초점, 자동 노출 및 에지 향상을 달성 할 수 있습니다. 또한 시스템의 모든 I2C 장치를 초기화하여 오디오 및 음성 인터콤을 구현합니다.
비디오 출력 파트 : DM365 내장 된 ARM 마이크로 프로세서,이 프로세서의 핵심 기능은 데이터 스트림, 외부 메모리 모듈, 이더넷 모듈, 직렬 포트 모듈 등을 전달하는 것입니다. ARM은 먼저 압축 된 데이터의 RTP, UDP 및 IP 캡슐화를 완료합니다. 그런 다음 Mac 프레임을 통과하고 마지막으로 이더넷 컨트롤러 Phy를 통해 데이터 패킷의 전송을 완료합니다. 또한 ARM은 수신 된 데이터를 구문 분석하고, PC에서 보낸 관련 매개 변수 명령을 전달하고, 해당 조작 설정 (비디오 압축 속도, 프레임 속도 등)을 수행하고 직렬 포트 (PTZ 컨트롤러를 통해 주변 장치 제어 구현 , 렌즈 등), GPIO를 통한 경보 입력 및 출력의 처리 등.
2 모듈 디자인
2.1 비디오 오디오 입력 모듈 DM365에는 VPFE 인터페이스가 있으며 여러 형식의 비디오 입력 형식을 지원할 수 있습니다. 이 시스템은 1 채널 HD 비디오 입력을 인식하고 HD A/D 변환 칩은 TVP7002를 채택합니다. TVP7002는 최대 165MHz의 변환율로 R/PR, C/Y, B/PB 신호의 디지털 변환을 실현할 수 있습니다. 최대 1080p의 해상도로 많은 고화질 디지털 비디오 환경에서 사용됩니다. DM365는 IIC 버스를 통해 구성됩니다. TVP7002 내부 레지스터는 720p 해상도 비디오 소스를 처리하도록 올바르게 구성되어 있습니다. A/D 비디오 데이터는 TVP7002 디지털 비디오 포트에서 DM365 VPFE로 출력됩니다. 이 시스템은 또한 고화질 디지털 비디오 입력 인터페이스를 제공합니다. 264 표준 비디오 인코딩 또는 디코딩 및 JPEG 표준 외에 MJCP 공동 프로세서는 MPEG-4 비디오 인코딩 또는 디코딩을 1 920x1 080p24 형식으로 제공 할 수 있습니다.
이 시스템은 AIC23을 통한 하나의 라인 린 및 스테레오 출력을 깨닫고 DM365는 IIC 버스를 통해 구성되며 AIC23은 DM365의 MCBSP 포트에 연결됩니다. DM365의 MCBSP는 모든 오디오 데이터 스트림이 전송되고 다른 데이터 형식을 지원하는 양방향 데이터 채널로 사용됩니다.
2.2 이더넷 모듈 시스템에는 I 채널 10/100m 네트워크 인터페이스가 포함되어 있고 DM365에는 MAC 컨트롤러가 있으며 이더넷 Phy 칩이 EMAC 인터페이스에 연결됩니다. Phy는 RTL8201을 사용하고 RTL8201은 DM365의 MII 인터페이스에 연결됩니다. DM365는 MDIO 인터페이스를 통해 RTL8201 레지스터의 구성 및 제어를 구현합니다. 다른 핸드 셰이크 신호는 순차적으로 연결되어 있습니다. RTL8201은 풀다운 저항을 당기고 당겨서 올바르게 구성 (Phy 주소를 설정)합니다 (Phy 주소 설정 등). RTL8201은 전원 온도 시작시 이러한 구성 정보를 가져오고 해당 작업을 수행합니다. 외부 25MHz 크리스탈은 RTL8201의 클럭 소스로서 RTL8201의 클럭 인터페이스에 연결됩니다. RTL8201은 신호 분리를 위해 네트워크 변압기에 연결되어 있으며 RJ45를 통해 네트워크에 연결됩니다.
2.3 스토리지, USB, 직렬 포트, RTC, 알람 모듈 시스템은 1 채널 USB 인터페이스, OTG 모드 및 호스트 모드를 지원하며 USB2.0 고속 (480MB/s), 최고 속도 (12MB/s)를 지원합니다. FIFO. DM36 5 온칩 USB 컨트롤러 및 USB Phy는 관련 구성을 통해 초기화를 완료하고 USB-Sata 하드 디스크와 같은 외부 주변 장치를 USB에 연결할 수 있습니다.
시스템은 DDR2 SDRAM 및 NAND FLASH를 오프 칩 메모리로 외부 적으로 연결합니다. 부팅 모드는 BTSEL [2 : 0]에서 000을 설정하여 NANDFLASH 부팅 모드입니다. DM365의 AEMIF 인터페이스는 NANDFLASH 및 FLASH를 지원할 수 있습니다. NAND Flash는 스토리지 용량이 크고 가격이 저렴하기 때문에이 디자인은 NAND Flash를 사용합니다.
DM365는 전용 DDR2 컨트롤 인터페이스, 16 비트 데이터 라인, 14 비트 주소 라인 및 3 개의 블록 선택 신호를 제공하여 256 MBYTE의 저장 공간을 지원할 수 있습니다. 이 시스템은 DDR2 SDRAM 칩 K4T1G164QQ를 사용합니다.
DM365에는 2 개의 UART 인터페이스가 있으며, 시스템은 2 개의 직렬 포트 (1 개의 RS232, 디버깅에 사용 된 1 개의 RS232 및 통신 용 RS485 주변 장치)와 연결되어 있습니다 (PTZ 렌즈 등). GPIO를 통해 2 웨이 스위치 알람 입력 및 2 웨이 스위치 알람 출력을 제공하면 알람 입력은 다이어프램에 의해 실현됩니다. 경보 신호가 입력되면 경보 신호 입력이 없을 때 표시등이 켜지고 출력이 DM365 GPIO로 낮습니다. 조리개가 차단되고 출력이 DM365 GPIO까지 높으면 DM365는 GPIO 수준을 감지하여 경보 입력 신호의 유무를 결정합니다. 경보 출력은 릴레이의 개방 및 닫기를 제어하여 실현됩니다. 시스템은 또한 IIC를 통해 RTC를 확장했습니다.
이 시스템은 외부 크리스탈 및 DM365 내부 PLL의 모듈 클록을 통해 DM365에 24MHz 클록 입력을 제공합니다.
2.4 전원 공급 장치는 전원 변환 칩을 통해 +1.35 V, +1.8V 및 +3.3 V 전원을 제공하는 5V 전원 입력 인터페이스를 제공합니다. 그중 1.35V 및 1.8V는 TPS62040DGQ에 의해 생성됩니다. TPS62040DGQ는 TI의 고효율, 낮은 리플 DC-DC 칩으로 저항을 통해 출력 전압을 조절합니다. 3.3V 전압은 TPS5430으로 구현되며, 최대 입력 전압은 36V이고 최대 전류는 3입니다.
시스템의 파워 업 시퀀스는 다음과 같습니다. 먼저 코어 (1.35V) 전원을 켜고 PLL 및 기타 모듈 (1.8V)에 전원을 공급합니다. 즉, 3.3V 전원 공급 장치는 TPS5430을 통해 먼저 얻은 다음 1.35V가 TPS62040DGQ에 의해 생성되고 1.8V는 1.8V가 생성 된 후 전류가 켜진 후 1.35V를 통해 다른 TPS62040DGQ의 EN에 연결됩니다. 스위치를 통해. 결과 3.3V, 3.3V가 마침내 DM365에로드됩니다. 전원이 생성되는 순서는 전원 온 시퀀스와 반대입니다.
3 결론 설계가 미리 결정된 요구 사항을 충족하는지 여부를 테스트하기 위해 시스템 성능을 철저히 테스트했습니다. 다양한 환경에서 테스트를 위해 다양한 고화질 비디오 입력 소스가 선택되었습니다. 테스트의 속도와 심각성에 대한 테스트가 있습니다. 이미지 효과의 흑백 및 밝기 레벨을 테스트하기위한 단계 패턴.
실험 결과는 시스템이 실시간으로 인코딩 할 수 있고, 디코딩 된 이미지가 명확하고 매끄럽고, 모자이크 및 애니메이션 현상이없고, 과다 노출, 초상화 노출 부족, 컬러 캐스트, 노출 및 백색 균형 부정확 등이 없음을 보여줍니다. 밝은 색상과 명확한 밝기. 표준 정의 모니터링 시스템의 단점을 극복하십시오.
이 설계 솔루션은 디자인의 원래 의도에 따라 사용하기가 경제적이며 비디오 폰, 고화질 모니터링 시스템 및 차량 모니터링 분야에서 광범위한 시장 전망을 보유하고 있습니다.