SEED DVS-8127 设计方案

Rev 0.0

版本信息

一、      命名及含义

本解决方案主要面向安防领域的数字化、网络化监控平台。具备目前的多项信息化领域的新技术。例如图像与音频的压缩与解压缩技术、网络技术等。这个解决方案同时具备网络摄像机（IPNC）和数字视频服务器（DVS）的性能要求。

平台以高清视频输入与Netra多媒体处理器为主要硬件平台框架。软件以嵌入Linux为系统，支持H.264算法，形成一个完整的DVS IPNC解决方案。

产品命名为DVS8127。

二、项目来源

自主开发项目。依据TI最新的Netra多媒体平台的最新发展，结合安防领域平台化的需求。设计完成适合该行业通用、易移植、便于二次开发的完整解决方案。

三、设计要求

依据平台需要达到的目标，设计要求主要包括硬件设计要求、软件设计要求、算法的设计要求。

1. 硬件设计要求：

硬件设计要求的总的原则为平台处理单元为Netra处理器，外设计均采用同样的接口，从而减少元器件的种类，利于生产的备货及维护的方便。

平台的多媒体处理器：

Ø  平台支持的多媒体处理器：dm8127

平台的存贮器：

Ø  DDR3存贮器：256M× 32Bit

Ø  NAND的FLASH存64M × 16Bitt

平台的外设需具备以下接口：

Ø  视频输入：

Camera Sensor 接口并行16位。

DVI 高清采集接口；

YpbPr高清采集接口；

    三个接口通过3选一开关连接至8127

Ø  视频输出：

系统具备一路HDMI高清输出；

1路S-Video Analog Output 输出；

通过HD Video Display Outputs接口扩展1路DVI输出。

Ø  音频输入与输出：

具备16/32路双声音频的输入与输出。

Ø  网络接口：

2个RJ45对外接口，具备10/100/1000M的自适应功能。

Ø  USB接口：

双路USB接入，其中高速可接入移动硬盘，低速扩展4口USB HUB，以便接入键盘、鼠标等人机接口设备。

Ø  UART接口：

1通路RS485接口，连接各类RS485总线驱动的云台设备。

Ø  人机接口：

支持本地键盘输入与遥控器输入，本地键盘输入支持输入法功能，通过UART与Netra通信。

Ø  PCI 接口：

1路X1模式的PCIE CONENCTOR 接口，可连接PCIE接口的DSP子版做算法处理。

Ø  开入与开出：

支持4路开出，4路开入，输入输出均需要隔离。

Ø  其它外设：

具备ESAM加密功能。具备三个状态指示灯。

Ø  电源输入：＋12V，具备电源正常状态指示灯

2.软件设计要求：

Ø  软件参考IPNC Reference D，实现IPNC 的全部功能

Ø  实现高清采集功能

四、功能设计

此部分着重阐述整个设计的详细功能及设计思想。整体的原理框图如下：

1．处理器：

采用TI的多媒体处理器Netra系列的TMS320DM8127，它是一个高集成度，功能强大的嵌入式处理器。内部集成了1 GHz 的ARM® Cortex™-A8的ARM处理器，和750MHZ的 C674x+™ 浮点型DSP处理器，并且拥有1个高清视频协处理器（HDVICP）。同时集成了Imaging Subsystem (ISS)，HDVPSS。这些都使得TMS320DM8168具备了高性能的视频处理能力。此外，TMS320DM8168上还集成了丰富的外设资源。TMS320DM8168的框图如下所示：

                     此方案对CPU设计时，注意下面两点：

2．DDR3存储器：

DM8168有2个DDR3存储器接口，每个接口的寻址空间可达1GB，数据速率可达1.6GHz，每个接口可接支持2片128M x 16bit 的DDR3存储器，那么系统总共可接48个128M x 16bit的DDR3存储器，存储空间可达12GB；

此方案DDR3的型号可选择：Samsung的K4B1G1646E-BCH9，以及其他厂商符合规格的芯片

3．NAND FLASH：

DM812768的GPMC接口，可负责连接各种异步存储器，包括：NAND FLASH，NOR FLASH，SRAM等等。共有6个片选空间CS0~CS5，每个片选空间的寻址可达128MB。

此方案选择Micron公司的MT29F2G16AADWP，容量为：256MB，数据宽度为：16位。其地址映射到CS0片选空间，CS0首地址是引导起始地址，当然，也可换成其他厂商相同规格的芯片

4．视频输入：

DM8127可支持1个视频输入接口VINP0，可支持16/24bit RGB输入模式；

DM8127可支持1个Camera Sensor接口，支持Parallel Connection for Raw (up to 16-Bit)；

由于Camera Sensor接口与VINP0大部分管教复用，本方案采用3选1的FET开关实现切换，1路作为Sensor接口,另外两路作为VINP接口，扩展为1路YpbPr，1路DVI，实现两种模式的高清采集。

5．视频输出：

DM812768上的视频输出资源主要有三种方式：HDMI视频输出接口；2路数字视频口；Composite or S-Video Analog Output。HDMI接口可支持1路HDMI1.3协议，可支持到1080p60；

此方案的视频输出接口可支持：高清HDMI接口，高清DVI接口和S-VIDEO视频接口。

6．音频输入与输出：

DM8127上又53个McASP接口：McASP0/1有10个数据信号，McASP2-4有4个数据信号。

音频输入输出是通过DM8127的McASP2外接音频DAC产生的，拟选择TIAIC3104作为音频DAC。

7．网络接口：

              DM8127提供了10/100/1000Mb/s的网络MAC接口。      

9．USB接口：

DM8127上提供了2路USB2.0接口：USB0，USB1

此方案将USB0作为高速存储接口，可接移动硬盘等高速存储设备。将USB1作为慢速外设的接口，例如键盘、鼠标等设备；这样就需要将USB1外接一个USB HUB扩展成4个USB接口，USB HUB芯片拟选用Genesys公司的GL850

10．UART接口：

DM8168上提供了3路UART接口：UART0，UART1，UART2

UART0需作为系统的调试接口；

UART1可转化为RS485接口，RS485的Transciever芯片选择TI公司的SN65HVD485。RS485用于连接各类RS485总线驱动的云台设备；

UART2可通过PINMUX选择为IRDA接收数据。实现人机接口功能。

11．开入和开出：

DM8127提供了多个GPIO信号，但是大部分的GPIO都与功能引脚复用。所有GPIO引脚可产生中断。

系统需支持4路开出，416路开入，开入和开出信号要用光耦来进行信号隔离。

12．其他外设：

ESAM芯片：采用我们公司常用的加密芯片；

指示灯：1个电源指示灯，接在+3.3V电源上，3个GPIO控制的指示灯。

13．电源：参考TI 的IPNC 设计方案

五、软件设计方案

此为DVS/DVR系统ARM端整体软件框架。

Ø  按功能分割进程，便于程序的升级与维护

Ø  将硬件资源与DSP各类算法均放入资源管理器内进行管理，减少冲突。

Ø  统一数据流接口，将各类数据流封装成统一的FIFO形式，采用实地址传输与CMEM空间的管理。

Ø  除进程外，其它各部分采用动态连接库进行封装

六、软件功能要求

3.2    SDK开发包

2. 系统架构

3. 硬件需求

主要以Netra为硬件平台，以ARM核实现系统的管理并提供各种网络服务；DSP核主要实现各种音视频编解码。

4. 软件实施