บทคัดย่อ: เพื่อแก้ปัญหาบางอย่างในระบบการตรวจสอบคำจำกัดความมาตรฐานระบบการบีบอัดวิดีโอความละเอียดสูงตาม TMS320DM365 ได้รับการออกแบบ การใช้อัลกอริธึมวิดีโอการบีบอัดวิดีโอแบบฝังตัวของ ITU-T H. 264 อินเทอร์เน็ตผ่านการถอดรหัสซอฟต์แวร์พีซีสำหรับการเล่นวิดีโอ การปฏิบัติได้พิสูจน์แล้วว่ารูปแบบการเข้ารหัสนี้ได้เสร็จสิ้นการบีบอัดข้อมูลและการส่งข้อมูลที่ดีและตรงตามข้อกำหนดการออกแบบ
คำสำคัญ: การบีบอัดวิดีโอ; DM365; H. 264; ระบบส่งกำลัง
ในแอพพลิเคชั่นการเฝ้าระวังวิดีโอการเฝ้าระวังวิดีโอแบบดั้งเดิมมีความชัดเจนของภาพสูง (ความละเอียด CIF ถึง D1) ความยากลำบากในการจัดการและบำรุงรักษาสายเคเบิลจำนวนมากการกำหนดค่าที่ซับซ้อนของอุปกรณ์จำนวนมากและการขยายตัวที่ไม่สะดวก ปัจจัยเหล่านี้ จำกัด ประสิทธิภาพการจัดการความปลอดภัยอย่างจริงจัง การปรับปรุง แต่ยังนำโอกาสในการพัฒนาการเฝ้าระวังวิดีโอความละเอียดสูงบทความนี้กล่าวถึงการออกแบบฮาร์ดแวร์ของ HD Video Encoder ตาม DM365
1 แพลตฟอร์มฮาร์ดแวร์การออกแบบโดยรวม TMS320DM365 ยังคงสถาปัตยกรรมของโปรเซสเซอร์ DAVINCITM FAMILY DM355 อย่างต่อเนื่องโดยรวม ARM926EJ-S Core ซึ่งเป็นระบบย่อยการประมวลผลภาพ (VPSS) HD HD HDVESSOR HDVICP และ MPEG-4/JPEG HD รองรับ Multi-Format H. 264, MPEG-4, MPEG-2, MJPEG และ VC1 Codecs สำหรับความยืดหยุ่นของวิดีโอสูง DM365 สามารถส่งออก 720p, D1, CIF สามสตรีมหรือชุดค่าผสมและอัตราการเข้ารหัสสามารถปรับได้และรองรับฮาร์ดแวร์ OSD โปรเซสเซอร์มีอินเทอร์เฟซอุปกรณ์ต่อพ่วงที่หลากหลายและผู้ใช้สามารถเชื่อมต่อระบบย่อยได้อย่างสะดวก บทความนี้ใช้ TMS320DM365 เป็น CPU หลักรวบรวมข้อมูลวิดีโออินพุตและดำเนินการประมวลผลการส่งสัญญาณเครือข่ายการบีบอัดที่สอดคล้องกันและออกแบบตัวเข้ารหัสวิดีโอดิจิตอลตามสถาปัตยกรรม DM365 นอกเหนือจาก DM365 แล้วระบบยังมีตัวแปลงวิดีโอ A/D ที่มีความละเอียดสูง, ตัวแปลงสัญญาณเสียง, ที่เก็บ, อีเธอร์เน็ต, พอร์ตอนุกรมและโมดูลอื่น ๆ ระบบทำงานบนระบบปฏิบัติการ Linux และมีลักษณะของประสิทธิภาพแบบเรียลไทม์ที่ดีความเร็วในการสื่อสารที่รวดเร็วคุณภาพของภาพสูงประสิทธิภาพที่มั่นคงราคาต่ำและต่อต้านไวรัส
แผนภาพบล็อกโดยรวมของระบบแสดงในรูปที่ 1 ระบบใช้ DM365 เป็น CPU หลัก, โมดูลเสียงภายนอก DM365, โมดูลอินพุตวิดีโอ, โมดูลการจัดเก็บ, พอร์ตอนุกรมและโมดูลการส่งเครือข่าย แพลตฟอร์มประกอบด้วยสองส่วน: ชิ้นส่วนอินพุตวิดีโอและการประมวลผลภาพและส่วนเอาต์พุตวิดีโอ
บทความนี้หมายถึงที่อยู่: http: //
อินพุตวิดีโอและส่วนการประมวลผลภาพ: สัญญาณอินพุตวิดีโอแบบอะนาล็อกที่มีความละเอียดสูง TVP7002 หลังจากการเข้ารหัส A/D จะกลายเป็นสัญญาณวิดีโอดิจิตอลที่มีความละเอียดสูงและสัญญาณดิจิตอลนี้จะส่งออกไปยัง DM365 โมดูลนี้ DM365 ส่วนใหญ่ดำเนินการ H. 264 การบีบอัดและสามารถกรองเสียงรบกวน, การรักษาเสถียรภาพของวิดีโอ, การตรวจจับใบหน้า, สมดุลสีขาวอัตโนมัติ, โฟกัสอัตโนมัติ, การเปิดรับแสงอัตโนมัติและการปรับปรุงขอบ นอกจากนี้ยังเริ่มต้นอุปกรณ์ I2C ทั้งหมดในระบบเพื่อใช้เสียงและเสียงอินเตอร์คอม
ส่วนเอาท์พุทวิดีโอ: ไมโครโปรเซสเซอร์แขนฝัง DM365, ฟังก์ชั่นหลักของโปรเซสเซอร์นี้คือการส่งต่อสตรีมข้อมูลโมดูลหน่วยความจำภายนอกโมดูลอีเธอร์เน็ตโมดูลพอร์ตอนุกรม ฯลฯ ARM จะเสร็จสิ้นการห่อหุ้ม RTP, UDP และ IP ของข้อมูลที่ถูกบีบอัด จากนั้นผ่านกรอบ MAC และในที่สุดก็เสร็จสิ้นการส่งแพ็คเก็ตข้อมูลผ่านตัวควบคุมอีเธอร์เน็ต Phy นอกจากนี้ ARM ยังรับผิดชอบในการแยกวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้รับการส่งต่อคำสั่งพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องที่ส่งโดยพีซีดำเนินการตั้งค่าการดำเนินการที่สอดคล้องกัน (อัตราการบีบอัดวิดีโออัตราเฟรม ฯลฯ ) และการควบคุมอุปกรณ์ต่อพ่วงผ่านพอร์ตอนุกรม (PTZ Controller เลนส์) ฯลฯ ) การประมวลผลของอินพุตสัญญาณเตือนและเอาต์พุตผ่าน GPIO และอื่น ๆ
2 การออกแบบโมดูล
2.1 โมดูลอินพุตเสียงวิดีโอมีอินเทอร์เฟซ VPFE บน DM365 ซึ่งสามารถรองรับรูปแบบอินพุตวิดีโอในหลายรูปแบบ ระบบตระหนักถึงอินพุตวิดีโอ HD 1 ช่องและชิปแปลง HD A/D ใช้ TVP7002 TVP7002 สามารถตระหนักถึงการแปลงดิจิตอลของสัญญาณ R/PR, C/Y, B/PB ด้วยอัตราการแปลงสูงถึง 165 MHz มันถูกใช้ในสภาพแวดล้อมวิดีโอดิจิตอลที่มีความละเอียดสูงจำนวนมากที่มีความละเอียดสูงถึง 1080p DM365 ได้รับการกำหนดค่าผ่านบัส IIC การลงทะเบียนภายใน TVP7002 ได้รับการกำหนดค่าอย่างถูกต้องในการประมวลผลแหล่งวิดีโอความละเอียด 720p ข้อมูลวิดีโอ A/D ถูกส่งออกจากพอร์ตวิดีโอดิจิตอล TVP7002 ไปยัง DM365 VPFE ระบบยังมีอินเทอร์เฟซอินพุตวิดีโอดิจิตอลความละเอียดสูง HDVICP Coprocessor สามารถให้ H ในรูปแบบ 1 280x720p30 การเข้ารหัสหรือถอดรหัสวิดีโอมาตรฐาน 264 และ MJCP Coprocessor นอกเหนือจากมาตรฐาน JPEG ยังสามารถให้การเข้ารหัสวิดีโอ MPEG-4 หรือถอดรหัสในรูปแบบ 1 920x1 080p24
ระบบตระหนักถึงการส่งออก linein และสเตอริโอหนึ่งรายการผ่าน AIC23, DM365 ได้รับการกำหนดค่าผ่าน BUS IIC และ AIC23 เชื่อมต่อกับพอร์ต MCBSP ของ DM365 MCBSP ของ DM365 ใช้เป็นช่องข้อมูลแบบสองทิศทางซึ่งสตรีมข้อมูลเสียงทั้งหมดถูกส่งและรองรับรูปแบบข้อมูลที่แตกต่างกัน
2.2 โมดูลอีเธอร์เน็ตระบบประกอบด้วยอินเทอร์เฟซเครือข่าย I-Channel 10/100m, DM365 มีคอนโทรลเลอร์ MAC และชิปอีเธอร์เน็ต Phy เชื่อมต่อกับอินเทอร์เฟซ EMAC PHY ใช้ RTL8201 และ RTL8201 เชื่อมต่อกับอินเทอร์เฟซ MII ของ DM365 DM365 ใช้การกำหนดค่าและการควบคุมของการลงทะเบียน RTL8201 ผ่านอินเตอร์เฟส MDIO สัญญาณการจับมืออื่น ๆ เชื่อมต่อตามลำดับ RTL8201 ได้รับการกำหนดค่าอย่างถูกต้อง (ตั้งค่าที่อยู่ Phy ฯลฯ ) โดยการดึงขึ้นและดึงตัวต้านทานแบบดึงลง RTL8201 นำเข้าข้อมูลการกำหนดค่าเหล่านี้ที่จุดเริ่มต้นของ Power-On และทำงานที่สอดคล้องกัน คริสตัล 25 MHz ภายนอกเชื่อมต่อกับอินเตอร์เฟสนาฬิกาของ RTL8201 เป็นแหล่งนาฬิกาสำหรับ RTL8201 RTL8201 เชื่อมต่อกับหม้อแปลงเครือข่ายสำหรับการแยกสัญญาณและเชื่อมต่อกับเครือข่ายผ่าน RJ45
2.3 Storage, USB, พอร์ตอนุกรม, RTC, ระบบโมดูล Alarm มี 1 ช่องสัญญาณ USB 1 ช่อง, รองรับโหมด OTG และโหมดโฮสต์รองรับความเร็วสูง USB2.0 (480 MB/s) ความเร็วเต็ม (12 MB/s) ตั้งค่า ฟีฟ่า ตัวควบคุม USB DM36 5 บนชิปและ USB Phy เสร็จสิ้นการเริ่มต้นผ่านการกำหนดค่าที่เกี่ยวข้องและอุปกรณ์ต่อพ่วงภายนอกเช่นฮาร์ดดิสก์ USB-SATA สามารถเชื่อมต่อกับ USB ได้
ระบบเชื่อมต่อ DDR2 SDRAM และ NAND Flash ภายนอกเป็นหน่วยความจำนอกชิป โหมดบูตเป็นโหมดบูต Nandflash โดยการตั้งค่า btsel [2: 0] ถึง 000. อินเตอร์เฟส AEMIF ของ DM365 สามารถรองรับ Nandflash และ NOR เนื่องจาก NAND Flash มีความจุขนาดใหญ่และราคาต่ำการออกแบบนี้จึงใช้ NAND Flash
DM365 จัดเตรียมอินเทอร์เฟซควบคุม DDR2 โดยเฉพาะสายข้อมูล 16 บิตบรรทัดที่อยู่ 14 บิตและสัญญาณการเลือกบล็อก 3 ตัวซึ่งสามารถรองรับพื้นที่เก็บข้อมูล 256 MBYTE ระบบใช้ DDR2 SDRAM Chip K4T1G164QQ
DM365 มีอินเทอร์เฟซ UART 2 ตัวระบบเชื่อมต่อกับพอร์ตอนุกรมสองพอร์ตหนึ่ง RS232 ที่ใช้สำหรับการดีบักและอุปกรณ์ต่อพ่วง RS485 หนึ่งอันสำหรับการสื่อสาร (เลนส์ PTZ ฯลฯ ) และผ่าน GPIO เพื่อให้อินพุตสัญญาณเตือนภัย 2 ทางและเอาต์พุตสัญญาณเตือน 2 ทางอินพุตการเตือนภัยจะได้รับการรับรู้โดยไดอะแฟรม เมื่อสัญญาณเตือนภัยถูกป้อนแสงจะเปิดอยู่และเอาต์พุตต่ำถึง DM365 GPIO เมื่อไม่มีสัญญาณสัญญาณเตือนภัย เมื่อรูรับแสงถูกตัดออกและเอาต์พุตสูงถึง DM365 GPIO DM365 จะกำหนดหรือไม่มีสัญญาณอินพุตสัญญาณเตือนโดยตรวจจับระดับ GPIO เอาต์พุตสัญญาณเตือนจะเกิดขึ้นได้โดยการควบคุมการเปิดและปิดรีเลย์ ระบบยังขยาย RTC ผ่าน IIC
ระบบให้อินพุตนาฬิกา 24 MHz ไปยัง DM365 ผ่านคริสตัลภายนอกและนาฬิกาโมดูลจาก PLL ภายใน DM365
2.4 แหล่งจ่ายไฟระบบให้อินเทอร์เฟซอินพุตพลังงาน 5 V ที่ให้พลังงาน +1.35 V, +1.8 V และ +3.3 V ผ่านชิปการแปลงพลังงาน ในหมู่พวกเขา 1.35 V และ 1.8 V ถูกสร้างขึ้นโดย TPS62040DGQ TPS62040DGQ เป็นชิป DC-DC ที่มีประสิทธิภาพสูงกระเพื่อมต่ำจาก TI ที่ควบคุมแรงดันเอาต์พุตผ่านตัวต้านทาน แรงดันไฟฟ้า 3.3 V ถูกนำมาใช้กับ TPS5430 ซึ่งมีแรงดันไฟฟ้าสูงสุด 36 V และกระแสสูงสุด 3 A. A.
ลำดับการเพิ่มพลังงานสำหรับระบบคือ: Power First Up Core (1.35V) จากนั้นเพิ่มพลังงานให้กับ PLL และโมดูลอื่น ๆ (1.8V) นั่นคือแหล่งจ่ายไฟ 3.3V ได้รับครั้งแรกผ่าน TPS5430 จากนั้น 1.35 V ถูกสร้างขึ้นโดย TPS62040DGQ และ 1.8 V เชื่อมต่อกับ EN ของ TPS62040DGQ อื่นถึง 1.35 V หลังจาก 1.8 V ถูกสร้างขึ้น ผ่านสวิตช์ ผลลัพธ์ 3.3 V, 3.3 V ถูกโหลดลงใน DM365 ในที่สุด ลำดับที่พลังงานถูกสร้างขึ้นตรงข้ามกับลำดับการเปิดเครื่อง
3 บทสรุปเพื่อทดสอบว่าการออกแบบตรงตามข้อกำหนดที่กำหนดไว้ล่วงหน้าประสิทธิภาพของระบบได้รับการทดสอบอย่างละเอียดหรือไม่ มีการเลือกแหล่งอินพุตวิดีโอความละเอียดสูงที่หลากหลายสำหรับการทดสอบในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน มีการทดสอบความเร็วและความรุนแรงของการทดสอบ เอฟเฟกต์ภาพขาวดำของภาพรวมถึงรูปแบบขั้นตอนสำหรับการทดสอบระดับความสว่าง
ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าระบบสามารถเข้ารหัสแบบเรียลไทม์ภาพที่ถอดรหัสนั้นชัดเจนและราบรื่นไม่มีปรากฏการณ์โมเสคและแอนิเมชั่นไม่มีการเปิดรับแสงมากเกินไปการขาดการสัมผัสภาพบุคคลการเปิดรับแสงและความสมดุลสีขาว สีสดใสและความสว่างที่ชัดเจน เอาชนะข้อบกพร่องในระบบการตรวจสอบคำจำกัดความมาตรฐาน
โซลูชันการออกแบบนี้ประหยัดต่อการใช้งานสอดคล้องกับความตั้งใจดั้งเดิมของการออกแบบและมีแนวโน้มตลาดในวงกว้างในด้านวิดีโอวิดีโอระบบตรวจสอบความละเอียดสูงและการตรวจสอบยานพาหนะ