【安防知識網(wǎng)】眾所周知，通用可編程DSP引領(lǐng)眾了數(shù)字視頻監(jiān)控的興起，然而同數(shù)字視頻產(chǎn)品不斷產(chǎn)業(yè)化的進程一樣，當某一階段技術(shù)趨于成熟之后，就會有眾多的定制器件參與競爭，這也就是使得可編程平臺在持續(xù)提高的基礎上還要不斷推陳出新，甚至要有新理念的突破才能立于不敗之地。由于數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)不僅包含適于DSP的視頻壓縮編解碼處理，還有大量適于CPU的控制、管理、存儲和網(wǎng)絡功能，于是，更高的集成度將通過SOC來實現(xiàn)。SOC全稱為SystemOnChip，關(guān)于其中文譯法則仁者見仁，智者見智。部分人認為就直譯為“片上系統(tǒng)”，又有部分人覺得似乎是“單片系統(tǒng)”更準確。業(yè)界所普遍認可的SOC具有兩個或兩個以上處理器核心的單片集成系統(tǒng)，而且其中即可有CPU主處理器，同時也可有DSP和協(xié)處理器類的軟核，后者是ASIC類的硬核，甚至也可包含其它的專用處理子系統(tǒng)，并且集成有豐富的外設接口。以下將結(jié)合德州儀器(TI)通用可編程單片系統(tǒng)在數(shù)字視頻監(jiān)控中的應用，探討SOC發(fā)展的優(yōu)勢和趨勢。

　　單一SoC平臺面向多種產(chǎn)品

　　TI所規(guī)劃的面向視頻監(jiān)控類的產(chǎn)品的通用可編程平臺始于DM642通用媒體處理器，這是一個以DSP為核心集成有豐富的外設接口的芯片，其全球累計銷售量已超過一千萬片。以此為基礎，TI規(guī)劃出達芬奇(Davinci)平臺，這是系列SOC期間，充分體現(xiàn)了單片系統(tǒng)的特色，既能應用于嵌入式的DVR和NVR的多路設別，也兼顧DVS和IPC的需求，因此一個平臺就可以支持多種不同類型產(chǎn)品的開發(fā)，有效降低研發(fā)投入并加速產(chǎn)品推出周期。

　　DM644X是第一款的Davinci芯片，其中所集成的CPU時ARM9核心，所集成的DSP是C64+核心，還集成有視頻協(xié)處理器VICP。另外所集成的視頻子系統(tǒng)同時包含前端和后端兩部分，其中前端可以直接與CCD或CMOS視頻傳感器，并配有圖像縮放和預覽工具，還有所謂“3A”功能，即自動白平衡、自動曝光和自動聚焦控制單元;后端集成多層字幕疊加(OSD)、四個視頻DAC和24位數(shù)字RGB輸出。所集成的外設包含以太網(wǎng)接口、PCI接口、SPI串行接口、ASP音頻接口、USB2.0接口、ATA硬盤接口、MMC/SD存儲卡接口等。軟件開發(fā)為開放式，可采用業(yè)界認可的多媒體API進行軟件系統(tǒng)的集成。如圖1為基于DM644x的視頻監(jiān)控產(chǎn)品。

　　

　　圖1基于DM644x的視頻監(jiān)控產(chǎn)品 [nextpage]

　　Davinci系列包含成熟的視頻軟件、完善的開發(fā)工具和有力的技術(shù)支持，因此一個原型設計可以衍生出數(shù)字視頻錄像機、數(shù)字視頻服務器和IP網(wǎng)絡攝像機等更多的產(chǎn)品形態(tài)。Davinci所構(gòu)建的是一個數(shù)字媒體開發(fā)框架，并將為各個系列的平臺所共享。

　　多種SoC平臺面向單一產(chǎn)品

　　一個SOC平臺的成功表現(xiàn)在為業(yè)界認并經(jīng)過市場驗證，DM644x就是如此，而由此延伸到更多的系列中的應用。在Davinci的后續(xù)單片系統(tǒng)中，DM646x、DM3xx都有主CPU，并集成有DSP類軟核和處理子系統(tǒng)及豐富外設。

　　DM643x和DM648雖沒有主CPU但所包含的DSP核心，但是可以基于DSP?BIOS實現(xiàn)實時操作系統(tǒng)功能，或者第三方的商用Linux嵌入式實時操作系統(tǒng)，另外集成有處理子系統(tǒng)或協(xié)處理器軟核，以及豐富的外設，可以自成系統(tǒng)。

　　IP網(wǎng)絡攝像機方案是一個很典型的視頻監(jiān)控產(chǎn)品，客戶對其產(chǎn)品規(guī)格由不同的需求，對此Davinci以統(tǒng)一的數(shù)字媒體框架提供不同平臺的支持。DM6446可支持D1下H.264并附加智能視頻功能;DM6437可作從DM642平臺升級同樣支持D1下H.264;基于DM355的IP攝像機在業(yè)內(nèi)備受青睞，其突出特點是可以單片支持MPEG4高清720P編碼，同時還可支持一個CIF流。視頻前端可直接連CCD或CMOS傳感器。片上有各種存儲接口。該片軟件免費捆綁提供，工藝采用低功耗設計，易于實現(xiàn)小型一體化設計。剛剛推出的DM365除具有上述所有優(yōu)點之外，增加了對高清H.264的支持，且集成音頻和網(wǎng)絡等增強功能，而且視頻前端有ISP單元，可支持人臉檢測、視頻穩(wěn)定和噪點去除功能;DM6467可支持1080P下H.264高清并由所集成DSP核心C64+支持高級視頻智能分析功能，并支持高清BT1120高清輸入和千兆以太網(wǎng)接口。如圖2所示為基于不同Davinci的IP網(wǎng)絡攝像機方案。

　　

　　圖2基于Davinci的IP網(wǎng)絡攝像機方案

　　由此可見，在特定產(chǎn)品規(guī)劃、定義和設計前，應該評估多種SOC平臺，如果這些平臺又具有共同性，且又覆蓋不同檔次的產(chǎn)品，這對數(shù)字視頻監(jiān)控開發(fā)人員而言將意義重大。

　　多個SoC平臺的強大組合

　　無論是嵌入式DVR、DVS或NVR都須希望能一芯支持多路系統(tǒng)，對此Davinci各個系列平臺均有相應的支持能力。DM6446或DM6441單片可支持H.264格式四路CIF,目前已有成熟的產(chǎn)品在市場銷售;DM365單片可支持H.264格式兩路D1或八路CIF。由于Davinci系列的視頻接口只有一組BT656的輸入和輸出，在支持多路應用時要擴展，為此TI單片四路視頻解碼器已被廣泛采用，而將推出的TVP5158更是增加視頻多路分割功能，可以直接連接Davinci視頻口。 [nextpage]

　　DM6467屬于Davinci-HD，即單片支持1080P高清H.264編碼，其核心處理由兩個視頻協(xié)處理器實現(xiàn)。DM6467單片多路能力極強，可支持H.264格式實時四路D1或十六路CIF，而升級到千兆主頻后更是能單片可支持H.264格式實時八路D1。DM6467可通過PCI或千兆網(wǎng)絡口擴展級聯(lián)，而TVP5158也可支持級聯(lián)，于是就可實現(xiàn)不同分辨率和不同視頻路數(shù)下的組合，最高可達H.264格式實時十六路D1。如圖3所示為基于Davinci-HD的多路系統(tǒng)方案，核心為多片DM6467，視頻擴展由多片TVP5158。值得一提的是每片DM6467的DSP都有能力處理每路視頻所需的智能分析。

　　

　　圖3基于Davinci-HD的多路系統(tǒng)方案

　　“軟硬兼施”SoC平臺的巨大潛力

　　為使SOC芯片方案盡可能地提高性能并豐富功能，可編程是一大要素。而對大幅度降低功耗、減少成本，高集成是又一大要素。為此TI所推出的系列SoC平臺力求通過創(chuàng)新，以便安防視頻監(jiān)控廠商的產(chǎn)品能更完善地順乎市場的發(fā)展和滿足客戶的需要。達芬奇平臺的成功推進奠定了TI通用可編程平臺在視頻監(jiān)控領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，這些系列產(chǎn)品所集成的ARM9處理器、C64+?DSP核心、視頻協(xié)處理器VICP、視頻前后端子系統(tǒng)VPSS等核心單元式的數(shù)字視頻監(jiān)控產(chǎn)品的定義和研發(fā)更加高效和靈活，根據(jù)不同應用需要選擇不同系列應用于目標產(chǎn)品開發(fā)設計可以兼顧硬件和軟件系統(tǒng)平臺的開發(fā)，這些都在安防領(lǐng)域獲得了不同程度的成功印證。

　　在目前經(jīng)濟形勢下監(jiān)控市場仍在成長，但競爭也異常激化。市場上的專用器件(ASIC)也開始在做“單片系統(tǒng)化”，已存在的SOC芯片方案就由以ARM集成硬件編解碼器，但其不足在于對視頻格式的支持受限，不具有靈活性。無論SoC芯片如何發(fā)展，對可編程的特性將長期保持存在。SoC芯片的發(fā)展趨勢將表現(xiàn)在主控CPU的升級換代、視頻協(xié)處理器的能力增強、DSP資源完全同于增值應用且同時支持定點和浮點運算，還有更多的高性能外設接口被集成到單片中來，如DVI、SATA、PCIe等等。雖然也有一些可編程性專用平臺出現(xiàn)，但不具有通用性，開發(fā)設計較為復雜，而且對類似視頻監(jiān)控增值性功能的支持能力很弱。

　　隨著數(shù)字視頻壓縮編解碼技術(shù)的成熟，視頻監(jiān)控領(lǐng)域的創(chuàng)新技術(shù)熱點將轉(zhuǎn)向視頻內(nèi)容分析(VCA)技術(shù)。為提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)的效率，VCA將有可能全面改變視頻監(jiān)控應用的方方面面。技術(shù)的發(fā)展和革新加速了VCA在視頻監(jiān)控中的普及，而可編程DSP又首當其沖地發(fā)揮著重要的作用，TI在C64+和核心上開發(fā)了名為VLIB的VCA開發(fā)底層函數(shù)庫，并承諾免費提供廣大的視頻監(jiān)控客戶，這將開啟了一個新型智能視頻產(chǎn)品不絕的源泉。