Conception matérielle de l'encodeur vidéo basé sur DM365

Résumé: Afin de résoudre certains problèmes dans le système de surveillance de définition standard, un système de compression vidéo haute définition basé sur TMS320DM365 est conçu. Adopting ITU-T H. 264 (DM365 embedded hardware compressor) video compression algorithm, high-definition analog video signal is converted into digital video signal by dedicated video decoding chip TVP7002, data compression in DM365, embedded ARM data is packaged and transmitted to the Internet, via le décodage du logiciel PC pour la lecture vidéo. La pratique a prouvé que ce schéma de codage a bien complété la compression et la transmission des données et répond aux exigences de conception.
Mots-clés: compression vidéo; DM365; H. 264; transmission de réseau
Dans les applications de surveillance vidéo, la surveillance vidéo traditionnelle a une clarté d'image élevée (résolution CIF à D1), difficulté à gérer et à maintenir de nombreux câbles, à la configuration compliquée de nombreux appareils et à l'expansion gênante. Ces facteurs restreignent sérieusement l'efficacité de la gestion de la sécurité. Amélioration, mais offre également l'occasion pour le développement d'une surveillance vidéo haute définition, cet article discute de la conception matérielle de l'encodeur vidéo HD basé sur DM365.
1 plate-forme matérielle conception globale TMS320DM365 poursuit l'architecture du processeur DavinciCitm Family DM355, intégrant un Core ARM926EJ-S, un sous-système de traitement d'image (VPSS), un HDVICP HDVICP HDVOCE HDVICP H. 264 , Prise en charge du multi-format H. 264, MPEG-4, MPEG-2, MJPEG et Codecs VC1 pour une flexibilité vidéo élevée. DM365 peut sortir simultanément 720p, D1, CIF trois flux, ou plus de combinaisons, et le taux de codage est réglable et prend en charge le matériel OSD. Le processeur a une riche interface périphérique et l'utilisateur peut facilement connecter le sous-système. Cet article adopte TMS320DM365 en tant que CPU principal, collecte les données vidéo d'entrée et effectue un traitement de transmission de réseau de compression correspondant, et conçoit un encodeur vidéo numérique basé sur l'architecture DM365. En plus du DM365, le système dispose également d'un convertisseur A / D vidéo haute définition, d'un codec audio, d'un stockage, d'un Ethernet, d'un port série et d'autres modules. Le système fonctionne sur le système d'exploitation Linux et a les caractéristiques de bonnes performances en temps réel, une vitesse de communication rapide, une qualité d'image élevée, des performances stables, un prix bas et un antivirus.
Le diagramme de bloc global du système est illustré à la figure 1. Le système utilise DM365 comme CPU principal, module audio externe DM365, module d'entrée vidéo, module de stockage, port série et module de transmission réseau. La plate-forme se compose de deux parties: la partie d'entrée vidéo et de traitement d'image et la pièce de sortie vidéo.

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Entrée vidéo et traitement d'image: Signal vidéo analogique à haute définition TVP7002, après codage A / D, il devient un signal vidéo numérique haute définition, et ce signal numérique est sorti vers DM365. Ce module DM365 effectue principalement une compression H. 264 et peut atteindre le filtrage du bruit, la stabilisation vidéo, la détection du visage, la balance des blancs automobiles, la mise au point automatique, l'exposition automatique et l'amélioration des bords. De plus, il initialise également tous les périphériques I2C sur le système pour implémenter l'interphone audio et vocal.
Pièce de sortie vidéo: DM365 Microprocesseur à bras embarqué, la fonction centrale de ce processeur consiste à transférer le flux de données, le module de mémoire externe, le module Ethernet, le module de port série, etc. ARM complète d'abord le RTP, l'UDP et l'encapsulation IP des données compressées, Et puis passe par le cadrage Mac, et termine enfin la transmission du paquet de données via le contrôleur Ethernet Phy. De plus, ARM est également responsable de l'analyse des données reçues, de la transmission des commandes de paramètres pertinentes envoyées par le PC, de la réalisation des paramètres d'opération correspondants (taux de compression vidéo, fréquence d'images, etc.) et implémentation de contrôle périphérique via le port série (contrôleur PTZ , Lens) etc.), le traitement de l'entrée et de la sortie d'alarme via GPIO, etc.
2 modules Conception
2.1 Module d'entrée audio vidéo Il existe une interface VPFE sur le DM365, qui peut prendre en charge les formats d'entrée vidéo dans plusieurs formats. Le système réalise une entrée vidéo HD à 1 canal et la puce de conversion HD A / D adopte TVP7002. Le TVP7002 peut réaliser la conversion numérique des signaux R / Pr, C / Y, B / PB avec un taux de conversion allant jusqu'à 165 MHz. Il est utilisé dans de nombreux environnements vidéo numériques haute définition avec une résolution allant jusqu'à 1080p. Le DM365 est configuré via le bus IIC. Les registres internes TVP7002 sont correctement configurés pour traiter les sources vidéo de résolution 720p. Les données vidéo A / D sont sorties du port vidéo numérique TVP7002 du DM365 VPFE. Le système fournit également une interface d'entrée vidéo numérique haute définition, le coprocesseur HDVICP peut fournir H au format 1 280x720p30. Le 264 codage vidéo standard ou le décodage, et le coprocesseur MJCP, en plus de la norme JPEG, peuvent également fournir un codage vidéo ou un décodage MPEG-4 au format 1 920x1 080p24.
Le système réalise une sortie de ligne et stéréo via AIC23, DM365 est configuré via le bus IIC, et AIC23 est connecté au port MCBSP de DM365. Le MCBSP du DM365 est utilisé comme canal de données bidirectionnel à travers lequel tous les flux de données audio sont transmis et prennent en charge différents formats de données.
2.2 Module Ethernet Le système comprend une interface réseau 10 / 100m à canal I, le DM365 a un contrôleur MAC et une puce Phy Ethernet est connectée à l'interface EMAC. Le PHY utilise RTL8201 et le RTL8201 est connecté à l'interface MII du DM365. Le DM365 implémente la configuration et le contrôle du registre RTL8201 via l'interface MDIO. Les autres signaux de poignée de main sont connectés séquentiellement. Le RTL8201 est correctement configuré (définissez l'adresse PHY, etc.) en tirant et en tirant la résistance de traction. Le RTL8201 importe ces informations de configuration au début de la mise sous tension et effectue des travaux correspondants. Un cristal externe de 25 MHz est connecté à l'interface d'horloge du RTL8201 comme source d'horloge pour le RTL8201. Le RTL8201 est connecté à un transformateur de réseau pour l'isolement du signal et est connecté au réseau via RJ45.
2.3 Stockage, USB, port série, RTC, Système du module d'alarme fournit une interface USB à 1 canal, prend en charge le mode OTG et le mode hôte, prend en charge USB2.0 à haute vitesse (480 Mo / s), à la vitesse complète (12 Mo / s), à régler le FIFO. Le contrôleur USB DM36 5 sur puce et USB Phy complètent son initialisation par la configuration connexe, et les périphériques externes tels que le disque dur USB-SATA peuvent être connectés à l'USB.
Le système connecte à l'extérieur DDR2 SDRAM et NAND Flash comme mémoire hors puce. Le mode de démarrage est le mode de démarrage NANDFLASH en définissant BTEL [2: 0] à 000. L'interface AEMIF de DM365 peut prendre en charge Nandflash et ni Flash. Parce que Nand Flash a une grande capacité de stockage et un prix bas, cette conception utilise NAND Flash.
DM365 fournit une interface de contrôle DDR2 dédiée, une ligne de données 16 bits, une ligne d'adresse 14 bits et des signaux de sélection à 3 blocs, qui peuvent prendre en charge 256 MBYTE d'espace de stockage. Le système utilise la puce DDR2 SDRAM K4T1G164QQ.
DM365 a 2 interfaces UART, le système est connecté à deux ports série, un RS232, utilisé pour le débogage et un périphérique RS485 pour la communication (lentille PTZ, etc.). Et via GPIO pour fournir une entrée d'alarme de commutation à 2 voies et une sortie d'alarme de commutation 2 voies, l'entrée d'alarme est réalisée par le diaphragme. Lorsque le signal d'alarme est entré, la lumière est activée et la sortie est faible à DM365 GPIO, lorsqu'il n'y a pas d'entrée de signal d'alarme. Lorsque l'ouverture est coupée et que la sortie est élevée à DM365 GPIO, le DM365 détermine la présence ou l'absence du signal d'entrée d'alarme en détectant le niveau GPIO. La sortie d'alarme est réalisée en contrôlant l'ouverture et la fermeture du relais. Le système a également étendu le RTC via l'IIC.
Le système fournit une entrée d'horloge de 24 MHz au DM365 via un cristal externe et une horloge de module du PLL interne DM365.
2.4 Alimentation Power Le système fournit une interface d'entrée d'alimentation de 5 V qui fournit +1,35 V, +1,8 V et +3,3 V alimentaire via la puce de conversion d'alimentation. Parmi eux, 1,35 V et 1,8 V sont générés par TPS62040DGQ. Le TPS62040DGQ est une puce DC-DC à faible ondulation à faible efficacité de TI qui régule la tension de sortie à travers une résistance. La tension de 3,3 V est implémentée avec le TPS5430, qui a une tension d'entrée maximale de 36 V et un courant maximum de 3 A.
La séquence de mise sous tension pour le système est la suivante: alimenter d'abord le noyau (1,35 V), puis alimenter le PLL et d'autres modules (1,8 V). C'est-à-dire que l'alimentation 3,3 V est d'abord obtenue via le TPS5430, puis 1,35 V est généré par le TPS62040DGQ, et 1,8 V est connecté à l'EN d'un autre TPS62040DGQ à 1,35 V. Après 1,8 V généré, le courant est activé sur à travers l'interrupteur. Le 3,3 V, 3,3 V résultant est enfin chargé sur le DM365. L'ordre dans lequel la puissance est générée est opposée à la séquence de mise sous tension.
3 Conclusion Afin de tester si la conception répond aux exigences prédéterminées, les performances du système ont été soigneusement testées. Une variété de sources d'entrée vidéo haute définition ont été sélectionnées pour les tests dans différents environnements. Il y a des tests pour la vitesse et la gravité du test. Le noir et blanc de l'effet de l'image, ainsi que le modèle de pas pour tester le niveau de luminosité.
Les résultats expérimentaux montrent que le système peut coder en temps réel, l'image décodée est claire et fluide, il n'y a pas de phénomène de mosaïque et d'animation, pas de surexposition, de manque d'exposition aux portraits, de couleurs, d'exposition et d'inexactitude des blancs, etc. Couleurs vives et luminosité claire. Surmonter les lacunes dans le système de surveillance de définition standard.
Cette solution de conception est économique à utiliser, conformément à l'intention initiale de conception, et possède de larges perspectives de marché dans les domaines du vidéophone, du système de surveillance haute définition et de la surveillance des véhicules.