Забыли пароль?
Главная / Библиотека / Выбор платформы для обработки видео

 

Выбор аппаратной платформы для обработки видео

Задача

Необходимо проанализировать характеристики процессоров, пригодных для обработки видео и аудио потоков в реальном масштабе времени в задачах видеонаблюдения, и предложить единую платформу для устройств сжатия, передачи, записи и отображения аудио/видео (A/V) данных (рис.1).

Общая структура платформы для обработки видео

Рис.1. Общая структура платформы.

Требуемые параметры и характеристики:

  • Не менее 4-х A/V интерфейсов.
  • Возможность параллельной обработки 4-х A/V потоков (не менее 320x240, 24 bpp, 30 fps) в реальном масштабе времени.
  • Интерфейс ATA/ATAPI-6 с поддержкой протокола не ниже UDMA2.
  • Интерфейс Ethernet 10/100.
  • Интерфейс USB OTG high-speed.
  • Не менее 2-х интерфейсов USB low/full-speed.
  • Интерфейс VGA (не хуже 1024x768, 75 Hz).
  • Интерфейс DVI (не хуже 1024x768, 60 Hz).
  • Интерфейс RS-485.
  • Не менее 3-х интерфейсов RS-232.
  • Возможность подключения модулей WLAN (802.11), WPAN (802.15), GSM-модемов, GPS-приемников и т.п. через USB или UART.
  • Часы реального времени с автономным питанием.
  • Питание от нестабилизированного источника постоянного напряжения 12V с возможностью подключения аккумулятора.
  • Power-over-Ethernet (опционально).
  • Коммерческий и индустриальный температурный диапазоны.

Решения

В качестве платформы предлагаются 4 решения:

  1. Intel PXA270 + Intel 2700G3/5/7 Multimedia Accelerator.
  2. Cirrus Logic EP9312+ AD ADSP-BF533.
  3. TI TMS320DM6446.
  4. AD ADSP-BF561.

Решение 1: Intel PXA270 + Intel 2700G3/5/7 Multimedia Accelerator

Данное решение основано на комбинации двух микросхем Intel PXA270, выполняющего роль центрального процессора системы, на котором работает ОС, и дочерней микросхемы мультимедиа ускорителя Intel 2700G, выступающего в роли видео и графического расширения PXA270. 2700G позволяет аппаратно ускорять 2D/3D графические операции и операции декомпрессии видео. Стандартный SDK от Intel позволяет программисту использовать эти возможности, а также SIMD-команды WirelessMMX процессора PXA270. Однако, основным требованием к платформе является возможность сжатия видеоданных, но данное решение не предоставляет возможности делать это штатными средствами SDK. Возможно, аппаратные ускорители 2700G и можно использовать для сжатия видео, но это потребует как минимум создания своей низкоуровневой программной библиотеки.

Преимущества и недостатки

Преимущества:

  • Отлаженное решение от Intel.
  • 24-разрядный ЖКИ-интерфейс.
  • Интегрированный контроллер USB OTG (full-speed).

Недостатки:

  • Отсутствие функций ускорения сжатия видео-потока.
  • Нет Ethernet MAC.
  • Нет контроллера ATA.
  • Нет high-speed USB.
  • Нет стандартного интерфейса с видеодекодером.
  • Высокая цена.

Решение 2: Cirrus Logic EP9312+ AD ADSP-BF533

Решение использует две микросхемы: Cirrus Logic EP9312 в качестве центрального процессора и ADSP-BF533 в качестве видеокомпрессора. EP9312 основан на процессорном ядре ARM9 и для него существует полноценный свободно распространяемый порт ОС Linux. Функции сжатия видео выполняет ADSP-BF533 - DSP общего назначения. По приблизительным оценкам на этом DSP можно одновременно реализовать сжатие 4-х видеопотоков с разрешением 320x240 и частотой кадров не хуже 10 кадров/с. Этот вопрос требует дальнейшего исследования, по результатам которого характеристики сжатия видео могут улучшиться.

Преимущества и недостатки

Преимущества:

  • Наиболее выгодное решение по соотношению цена/качество.
  • Наличие большого количества средств разработки, ОС и исходных кодов, в т.ч. и свободнораспространяемых.
  • Интегрированный Ethernet MAC.
  • Интегрированный USB host (full-speed).
  • Интегрированный ATA- контроллер с поддержкой UDMA3.
  • Стандартный интерфейс с видеодекодером.

Недостатки:

  • Маловероятна возможность сжатия 4-х потоков видео 320x240 с частотой 30 кадров/с.
  • Нет high-speed USB.
  • 18-разрядный ЖКИ-интерфейс.

Решение 3: TI TMS320DM6446

Процессор TI TMS320DM6446 содержит два ядра: ARM9 и C64. Соответственно, на первом выполняется ОС, а второе используется для ускорения сжатия видео. Богатая периферия позволяет построить платформу с минимумом внешних контроллеров. Данное решение является наиболее мощным из предлагаемых: гарантированное параллельное сжатие 4-х видеопотоков 320x240, 30 кадров/с. Дополнительное изучение возможностей TMS320DM6446 может значительно улучшить эти параметры. Данный процессор появился на рынку относительно недавно (с конца 2005 г.), однако, опыт работы с другими сложными продуктами компании Texas Instruments показывает, что они походят серьезное предварительное тестирование и выявляемые в последствии в них ошибки не являются фатальными или труднообходимыми. Поэтому, не смотря на новизну, можно не опасаться применять TMS320DM6446 в новых разработках.

Преимущества и недостатки

Преимущества:

  • Параллельное сжатие 4-х потоков видео 320x240, 30 кадров/с.
  • Интегрированный Ethernet MAC.
  • Интегрированный USB host (high-speed).
  • Интегрированный ATA- контроллер с поддержкой UDMA5.
  • Стандартный интерфейс с видеодекодером.
  • 24-разрядный ЖКИ-интерфейс.
  • Интегрированные видео-ЦАП для интерфейса с аналоговыми дисплеями.
  • Ускорение сжатия и декомпрессии видео.

Недостатки:

  • Новый продукт.
  • Пока нет исполнения для индустриального диапазона температур.

Решение 4: AD ADSP-BF561

В основе решения лежит двухъядерный DSP общего применения AD ADSP-BF561. Идея состоит в использовании одного ядра для работы ОС, а другого - для сжатия видео. Это решение по характеристикам схоже с решением 2, однако в данном случае требуются дополнительные исследования, чтобы определить возможность построения платформы по предложенному сценарию.

Преимущества и недостатки

Преимущества:

  • Наличие большого количества средств разработки, ОС и исходных кодов, в т.ч. и свободнораспространяемых.
  • Стандартный интерфейс с видеодекодером.

Недостатки:

  • Отсутствие интегрированной периферии (Ethernet, USB, ATA). Необходимо использовать внешние контроллеры.
  • Конечная цена платформы будет не ниже, чем для решения 2.
  • Большее время на исследование возможностей процессора и уточнения конечных характеристик сжатия видеопотока.

Аппаратура

Структурно платформа может представлять собой один из следующих вариантов:

  • Единая плата, на которой полностью реализована функциональность, необходимая для создания всей линейки продуктов (устройство сжатия и передачи, устройство сжатия и записи, устройство отображения и т.п.).
  • Процессорная плата + плата расширения. На процессорной плате будет реализовано ядро платформы: процессор, RAM, Flash, RTC (выделено цветом на рис.1). Плата расширения будет содержать необходимые разъемы и дополнительные компоненты для каждого из устройств. Питающая часть также может быть реализована в виде отдельного модуля.

Выводы

Наилучшим вариантом представляется решение 3 (TMS320DM6446). В результате его использования получится мощная платформа для видеообработки со всеми необходимыми интерфейсами.

Решение 2 (Cirrus Logic EP9312+ AD ADSP-BF533) является бюджетным вариантом: цена будет несколько ниже, чем для решения 3, но параметры видеосжатия также будут хуже.

Решение 4 (AD ADSP-BF561) требует дополнительного исследования, но оно вряд ли окажется лучше решения 2.

Решение 1 (Intel PXA270 + Intel 2700G3/5/7) является малопригодным для решения поставленной задачи.