Tóm tắt: Để giải quyết một số vấn đề trong hệ thống giám sát định nghĩa tiêu chuẩn, hệ thống nén video độ phân giải cao dựa trên TMS320DM365 được thiết kế. Việc áp dụng ITU-T H. 264 (Máy nén phần cứng nhúng DM365) Thuật toán nén video, tín hiệu video tương tự độ phân giải cao được chuyển đổi thành tín hiệu video kỹ thuật số bằng cách giải mã video chuyên dụng của chip TVP7002, Internet, thông qua giải mã phần mềm PC để phát lại video. Thực tiễn đã chứng minh rằng sơ đồ mã hóa này đã hoàn thành việc nén dữ liệu và truyền tải tốt và đáp ứng các yêu cầu thiết kế.
Từ khóa: Nén video; DM365; H. 264; Truyền mạng
Trong các ứng dụng giám sát video, giám sát video truyền thống có độ rõ hình ảnh cao (độ phân giải CIF đến D1), khó khăn trong việc quản lý và duy trì nhiều dây cáp, cấu hình phức tạp của nhiều thiết bị và mở rộng bất tiện. Những yếu tố này nghiêm túc hạn chế hiệu quả quản lý bảo mật. Tăng cường, nhưng cũng mang đến cơ hội phát triển giám sát video độ phân giải cao, bài viết này thảo luận về thiết kế phần cứng của bộ mã hóa video HD dựa trên DM365.
1 Nền tảng phần cứng Thiết kế tổng thể TMS320DM365 tiếp tục kiến trúc của bộ xử lý DAVINCITM FAMILY DM355, tích hợp lõi ARM926EJ-S, hệ thống con xử lý hình ảnh (VPSS) , Hỗ trợ đa định dạng H. 264, MPEG-4, MPEG-2, MJPEG và VC1 CODEC để linh hoạt video cao. DM365 có thể đồng thời xuất ra 720p, D1, CIF ba luồng hoặc nhiều kết hợp hơn và tốc độ mã hóa có thể điều chỉnh và hỗ trợ OSD phần cứng. Bộ xử lý có giao diện ngoại vi phong phú và người dùng có thể kết nối thuận tiện hệ thống con. Bài viết này áp dụng TMS320DM365 làm CPU chính, thu thập dữ liệu video đầu vào và thực hiện xử lý truyền mạng nén tương ứng và thiết kế bộ mã hóa video kỹ thuật số dựa trên kiến trúc DM365. Ngoài DM365, hệ thống còn có bộ chuyển đổi A/D của video độ phân giải cao, codec âm thanh, lưu trữ, ethernet, cổng nối tiếp và các mô-đun khác. Hệ thống chạy trên hệ điều hành Linux và có các đặc điểm của hiệu suất thời gian thực tốt, tốc độ giao tiếp nhanh, chất lượng hình ảnh cao, hiệu suất ổn định, giá thấp và chống vi-rút.
Sơ đồ khối tổng thể của hệ thống được hiển thị trong Hình 1. Hệ thống sử dụng DM365 làm CPU chính, mô -đun âm thanh ngoài DM365, mô -đun đầu vào video, mô -đun lưu trữ, cổng nối tiếp và mô -đun truyền mạng. Nền tảng bao gồm hai phần: phần đầu vào video và phần xử lý hình ảnh và phần đầu ra video.
Bài viết này đề cập đến địa chỉ: http: //
Phần đầu vào video và xử lý hình ảnh Phần: Tín hiệu video tương tự độ phân giải cao Tvp7002, sau khi mã hóa A/D, nó trở thành tín hiệu video kỹ thuật số độ phân giải cao và tín hiệu số này được đầu ra cho DM365. Mô -đun DM365 này chủ yếu thực hiện nén H. 264 và có thể đạt được sự lọc nhiễu, ổn định video, phát hiện khuôn mặt, cân bằng trắng tự động, lấy nét tự động, tiếp xúc tự động và tăng cường cạnh. Ngoài ra, nó cũng khởi tạo tất cả các thiết bị I2C trên hệ thống để triển khai liên lạc âm thanh và giọng nói.
Phần đầu ra video: Bộ vi xử lý ARM nhúng DM365, chức năng cốt lõi của bộ xử lý này là chuyển tiếp luồng dữ liệu, mô -đun bộ nhớ ngoài, mô -đun Ethernet, mô -đun cổng nối tiếp, v.v. và sau đó đi qua khung MAC và cuối cùng hoàn thành việc truyền gói dữ liệu thông qua bộ điều khiển Ethernet Phy. Ngoài ra, ARM cũng chịu trách nhiệm phân tích dữ liệu nhận được, chuyển tiếp các lệnh tham số có liên quan được gửi bởi PC, thực hiện cài đặt hoạt động tương ứng (tốc độ nén video, tốc độ khung hình, v.v.) và thực hiện điều khiển ngoại vi thông qua cổng nối tiếp (bộ điều khiển PTZ , ống kính), v.v.), xử lý đầu vào báo động và đầu ra thông qua GPIO, v.v.
2 Thiết kế mô -đun
2.1 Mô -đun đầu vào âm thanh video Có giao diện VPFE trên DM365, có thể hỗ trợ các định dạng đầu vào video ở nhiều định dạng. Hệ thống thực hiện đầu vào video HD 1 kênh và chip chuyển đổi HD A/D áp dụng TVP7002. TVP7002 có thể nhận ra các tín hiệu chuyển đổi kỹ thuật số của tín hiệu R/PR, C/Y, B/Pb với tỷ lệ chuyển đổi lên tới 165 MHz. Nó được sử dụng trong nhiều môi trường video kỹ thuật số độ phân giải cao với độ phân giải lên tới 1080p. DM365 được cấu hình thông qua xe buýt IIC. Các thanh ghi nội bộ TVP7002 được cấu hình đúng để xử lý các nguồn video độ phân giải 720p. Dữ liệu video A/D được xuất từ cổng video kỹ thuật số TVP7002 đến DM365 VPFE. Hệ thống cũng cung cấp giao diện đầu vào video kỹ thuật số độ phân giải cao, bộ đồng xử lý HDVICP có thể cung cấp H ở định dạng 1 280x720p30. Phép mã hoặc giải mã video tiêu chuẩn 264 và bộ đồng xử lý MJCP ngoài tiêu chuẩn JPEG, cũng có thể cung cấp mã hóa hoặc giải mã video MPEG-4 ở định dạng 1 920x1 080P24.
Hệ thống nhận ra một dòng và đầu ra âm thanh nổi thông qua AIC23, DM365 được cấu hình qua xe buýt IIC và AIC23 được kết nối với cổng MCBSP của DM365. MCBSP của DM365 được sử dụng làm kênh dữ liệu hai chiều mà qua đó tất cả các luồng dữ liệu âm thanh được truyền và hỗ trợ các định dạng dữ liệu khác nhau.
2.2 Mô-đun Ethernet Hệ thống bao gồm giao diện mạng I-kênh I 10/100M, DM365 có bộ điều khiển MAC và chip Ethernet Phy được kết nối với giao diện EMAC. PHY sử dụng RTL8201 và RTL8201 được kết nối với giao diện MII của DM365. DM365 thực hiện cấu hình và điều khiển của thanh ghi RTL8201 thông qua giao diện MDIO. Các tín hiệu bắt tay khác được kết nối tuần tự. RTL8201 được cấu hình đúng (đặt địa chỉ PHY, v.v.) bằng cách kéo lên và kéo điện trở kéo xuống. RTL8201 nhập thông tin cấu hình này khi bắt đầu bật nguồn và thực hiện công việc tương ứng. Một tinh thể 25 MHz bên ngoài được kết nối với giao diện đồng hồ của RTL8201 làm nguồn đồng hồ cho RTL8201. RTL8201 được kết nối với một máy biến áp mạng để phân lập tín hiệu và được kết nối với mạng thông qua RJ45.
2.3 Lưu trữ, USB, Cổng nối tiếp, RTC, Hệ thống mô -đun báo động cung cấp giao diện USB 1 kênh, hỗ trợ chế độ OTG và chế độ máy chủ, hỗ trợ tốc độ cao USB2.0 (480 mb/s) FIFO. Bộ điều khiển USB trên chip DM36 5 và USB PHY hoàn thành việc khởi tạo thông qua cấu hình liên quan và các thiết bị ngoại vi bên ngoài như đĩa cứng USB-SATA có thể được kết nối với USB.
Hệ thống kết nối bên ngoài DDR2 SDRAM và NAND Flash dưới dạng bộ nhớ ngoài chip. Chế độ khởi động là chế độ khởi động NANDFLASH bằng cách đặt BTSEL [2: 0] thành 000. Giao diện AEMIF của DM365 có thể hỗ trợ Nandflash và cũng không Flash. Bởi vì NAND Flash có dung lượng lưu trữ lớn và giá thấp, thiết kế này sử dụng NAND Flash.
DM365 cung cấp giao diện điều khiển DDR2 chuyên dụng, dòng dữ liệu 16 bit, dòng địa chỉ 14 bit và 3 tín hiệu lựa chọn khối, có thể hỗ trợ 256 mbyte không gian lưu trữ. Hệ thống sử dụng chip DDR2 SDRAM K4T1G164QQ.
DM365 có 2 giao diện UART, hệ thống được kết nối với hai cổng nối tiếp, một RS232, được sử dụng để gỡ lỗi và một RS485 ngoại vi để giao tiếp (ống kính PTZ, v.v.). Và thông qua GPIO để cung cấp đầu vào báo động chuyển đổi 2 chiều và đầu ra báo động chuyển đổi 2 chiều, đầu vào báo thức được thực hiện bằng cơ hoành. Khi tín hiệu báo động là đầu vào, đèn được bật và đầu ra thấp đến GPIO DM365, khi không có đầu vào tín hiệu báo động. Khi khẩu độ bị cắt và đầu ra cao đến GPIO DM365, DM365 xác định sự hiện diện hoặc vắng mặt của tín hiệu đầu vào báo động bằng cách phát hiện mức GPIO. Đầu ra báo thức được thực hiện bằng cách kiểm soát việc mở và đóng rơle. Hệ thống cũng mở rộng RTC thông qua IIC.
Hệ thống cung cấp đầu vào đồng hồ 24 MHz cho DM365 thông qua một tinh thể bên ngoài và đồng hồ mô -đun từ PLL bên trong DM365.
2.4 Nguồn cung cấp Hệ thống cung cấp giao diện đầu vào nguồn 5 V cung cấp nguồn +1,35 V, +1.8 V và +3.3 V thông qua chip chuyển đổi nguồn. Trong số đó, 1,35 V và 1,8 V được tạo ra bởi TPS62040DGQ. TPS62040DGQ là một chip DC-DC gợn thấp, hiệu suất thấp từ Ti, điều chỉnh điện áp đầu ra thông qua điện trở. Điện áp 3,3 V được triển khai với TPS5430, có điện áp đầu vào tối đa là 36 V và dòng điện tối đa là 3 A.
Trình tự tăng sức mạnh cho hệ thống là: đầu tiên tăng sức mạnh cho lõi (1.35V), sau đó tăng sức mạnh cho PLL và các mô-đun khác (1.8V). Nghĩa là, nguồn điện 3,3V đầu tiên thu được thông qua TPS5430, sau đó 1,35 V được tạo ra bởi TPS62040DGQ và 1.8 V được kết nối với EN của TPS62040DGQ khác qua 1.35 V. Sau khi tạo ra 1,8 V, dòng điện được bật thông qua công tắc. Kết quả 3,3 V, 3,3 V cuối cùng được tải lên DM365. Thứ tự mà nguồn được tạo ra đối diện với trình tự bật nguồn.
3 Kết luận Để kiểm tra xem thiết kế có đáp ứng các yêu cầu được xác định trước hay không, hiệu suất hệ thống đã được kiểm tra kỹ lưỡng. Một loạt các nguồn đầu vào video độ phân giải cao đã được chọn để thử nghiệm trong các môi trường khác nhau. Có các xét nghiệm cho tốc độ và mức độ nghiêm trọng của bài kiểm tra. Màu đen và trắng của hiệu ứng hình ảnh, cũng như mẫu bước để kiểm tra mức độ sáng.
Kết quả thử nghiệm cho thấy hệ thống có thể mã hóa trong thời gian thực, hình ảnh được giải mã rõ ràng và mịn Màu sắc tươi sáng và độ sáng rõ ràng. Vượt qua những thiếu sót trong hệ thống giám sát định nghĩa tiêu chuẩn.
Giải pháp thiết kế này là kinh tế để sử dụng, phù hợp với ý định ban đầu của thiết kế và có triển vọng thị trường rộng lớn trong các lĩnh vực videophone, hệ thống giám sát độ phân giải cao và giám sát phương tiện.