基于PNX8550的第三代嵌入式DVR
| 基于PNX8550的第三代嵌入式DVR 基于PNX8550的第三代嵌入式DVR 一、引言 2006年DVR市场竞争越加激烈，业内人士分析嵌入式DVR渐占半壁江山，嵌入式DVR将是今后更具生命力的产品。金鹏2005年年底就开始着手第三代嵌入式DVR的研发，新一代嵌入式DVR更强调系统的整合能力和处理能力，软件架构上的可扩展性及兼容性，以及相关产品软硬件平台的统一。在综合评估了Philips、TI、Freescale、AMD、Sigma Designs的多款芯片基础上，PNX8550强大的媒体处理能力被选作为主控处理器，同时4－8路小容量DVR和DVS由该单芯片完成，8路以上的DVR通过外扩PNX1700来实现。 二、PNX8550 1. 功能框图 PNX8550是一个高度集成的媒体处理器，片内包括三个处理器核：一个250MHz 的MIPS32处理器（PR4450）、两个240MHz VLIW多媒体处理器（TM3260，最高可到300MHz）。PR4450主要运行Linux操作系统，处理非实时任务，如：网络通讯、文件系统、存储管理等；TM3260负责视音频处理，如：H.264的编、解码等。同时，还有功能固定的硬件模块执行一些核心的视频操作，如：VMPG是一个硬件的MPEG2解码器，MBS（Memory Based Scaler）负责处理视频的缩放，QVCP（Quality Video Composition Processor）负责图像的合成、后处理及输出。 0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" border=0> PNX8550主要面向的中高端电视领域，最初的市场定位为IP机顶盒，集成了双节目的条件接收、双节目MPEG2 TS流的去复用、双标清或单高清的视频解码，支持CRT、液晶、等离子等显示设备，内置DVD-CSS、支持DVD播放，同时还支持VCD、SVCD、CD的播放。 PNX8550是PNX8525的升级版，DSP核由TM3218升级到TM3260，2007年年初会升级到TM5250（PNX1700的核），到时媒体处理能力会更强。 2.主要特性 · 多核设计，一个250MHz的MIPS32，两个240MHz的DSP（PNX1500的核） · 两路10bit YUV422数字视频输入，其中一路可以支持81Mpix/s的HD/VGA输入 · 两路MPEG2 TS流同步处理（PID滤波、条件接收、demux） · 一路串行或并行的TS输出 · 最高支持2路标清或1路高清的MPEG2视音频硬件解码，来自于TS流输入、1394、LAN、IDE的DVD驱动器 · QVCP 5层图像的主视频输出，支持视频缩放和质量提升，最高支持81Mpix/s（最高1920×1080 60I或1280×720 60P显示） · QVCP 2层图像输出，最高支持双倍的标清输出（60P或100I） · QVCP 2L集成了PAL/NTSC的数字视频encoder，直接CVBS或Y/C输出 · 可同时解码多个AC-3、AAC、MPEG2 L1或L2、MP3音频流 · 八通道数字音频输入（I2S），及SPDIF（Dolby DigitalTM）输入 · 八通道数字音频输出（I2S），及SPDIF输出 · 集成DDR SDRAM控制器，32位宽，2×225MHZ，支持16、32、64、128、256MB的内存配置 · 设备的控制/状态寄存器可设置访问权限，防止系统崩溃或机密数据的访问控制 · 32位，33MHz的PCI2.2总线接口 · 支持8位/16位的ROM和FLASH（NAND、NOR） · 2个UART、4个I2C（两个400KHz，两个3.8MHz支持DMA）、2个USB1.1 host接口 · 4个系统定时/计数器 · 一个通用的遥控接收器 · 16个专用的GPIO，可作为软件I/O口、外部中断、系统定时/计数器的时钟源、高速串行协议的仿真 · 43个复用的GPIO · 支持MemoryStickTM和MultiMediaCardTM接口（使用GPIO） · 集成IDE控制器（复用PCI引脚，需加缓冲器隔离PCI总线） · 所有音频、视频的时钟都由一个外部晶振产生 三、PNX1700 0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" border=0> 1.功能框图 PNX1700与PNX1500引脚100％兼容，DSP核由TM3260升级为TM5250，时钟频率由原来的300MHz提升到最高500MHz。PNX1700能够处理当前流行的视频、音频、图形和通讯标准，如：H.264、Windows Media Technology、DivX、MPEG2、MPEG4、MP3、Dolby DigitalTM、TCP/IP、以太网、通用的PnP等。PNX1700的性能是PNX1500的两倍，可以解码HD高清格式的WMV9、MPEG2、DivX-HD码流，支持MPEG2、MPEG4、H.264格式的同步编/解码。 2. 主要特性 · 两倍于PNX1500的处理能力提升 · 100％与PNX1500的引脚兼容，可以复用现有的设计 · 先进的32bit、500MHz TriMedia TM5250 CPU核，具有丰富的多媒体和浮点指令 · 片内独立的DMA I/O和协处理单元执行图像缩放、去交织和2D图形加速 · 可编/解码多种流行的视频格式，包括：H.264、WMV9、MPEG4（SP、MVP、ASP）、MPEG2、DivX等 · 支持MPEG2、WMV9、DivX的高清解码 · 视频输出最高可到1920×1080 60I或1280×1024 60P，最高148Mpixel/s · 最高支持400MHz 256MB的DDR内存（1.6GB/s的总内存带宽） · 8通道数字音频输入，及SPDIF（Dolby DigitalTM）输入 · 8通道数字音频输出，及SPDIF输出 · 32bit 32M的PCI2.2总线接口，集成了PCI总线仲裁，支持4个master · 支持8bit和16bit的NOR Flash和NAND Flash · 16个专用GPIO及其它复用的GPIO · 10/100M IEEE 802.3 PHY 接口 四、系统架构 0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" border=0> PNX8550作为主控CPU，其内部的TM3260内核主要完成4～8路视音频的编、解码，视音频的预览，视频输出，音频输出等媒体流处理功能；MIPS32内核作为通用处理器主要完成系统的引导，图形化的用户接口、用户操作管理、文件系统、文件存储管理、视音频参数设置、系统参数设置、用户权限管理、日志管理、云镜控制、报警输入输出控制、网络协议栈、网络管理等应用层功能。三个内核之间通过共享内存，以及硬件信号量进行通讯。 外设主要通过33MHz的PCI总线进行扩展。10/100M自适应以太网控制器提供以太网接口，实现网络实时浏览、远程下载、远程回放、IE浏览等功能。USB2.0接口提供数据备份、USB系统升级、USB刻录、USB鼠标等功能。ATA/SATA提供存储接口，根据容量和型号的不同，会支持不同规格（并行/串行IDE）和数量的硬盘。1394主要提供存储扩展接口，当系统需要更多的存储容量时，用来接磁盘阵列设备。PNX1700是容量扩展的需要，8路以上的设备才需要外扩PNX1700，单片PNX1700可以处理8路CIF格式的视音频压缩。 上图如果去掉视频、音频输出模块，以及USB2.0、1394控制器，系统即可简化为DVS设备，这样可以做到相关产品线软硬件平台的统一，同时在同一平台上可以快速地推出多系列产品。 五、软件架构 0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" border=0> 1. TM3260软件架构 TM3260运行在Philips的DVP（Digital Video Platform）软件体系下，主要实现TSSA（TriMedia Software Streaming Architecture）流组件，并且在此基础上进行resource封装，提供streaming system服务。 HAL：硬件抽象层，包括：HwAPI、BSL和DevLib。HwAPI和BSL分别负责片内和片外设备的访问，给上层的设备库和设备驱动程序提供底层支持，这两个层与操作系统无关，不支持设备共享和同步。DevLib设备库层主要负责保证对硬件资源的同步访问。 基础结构：DVP基础结构提供与操作系统无关的函数，构成DVP软件系统的基础。主要包括：操作系统抽象库（OSAL）、内存管理库（MML）、处理器间通讯（IPC）。 操作系统：DVP软件体系使用的操作系统为pSOS 2.5。 流组件 ：TSSA组件负责提供音频、视频和数据的媒体流功能，实际的媒体流处理都是在TSSA 组件中实现，提供AL和OL两层接口。 Rsource ：封装了TSSA组件、TSSA的IOD（I/O Descriptor）、TSSA组件的Client，向Streaming System提供流系统的Pins、流系统的控制及流系统的API接口。 Streaming System：流系统将Resource连接起来，构成streaming graph，形成一条媒体处理链，如：H.264码流文件的解码，可以将FileRead、H.264VideoDecoder、AudioDecoder、VideoRender、AudioRender等Resource连接起来，构成一个H.264文件解码的streaming graph，从而实现码流文件读取、视音频解码及输出。 TM3260通过RPC与MIPS32进行信息交互，两个TM之间通过IPC通道进行通讯。 2. MIPS32软件架构 MIPS32运行在Linux平台，主要实现嵌入DVR上各种外设的设备驱动，利用DirectFB作为显示控制，然后在此基础上实现嵌入DVR的应用程序。 Linux驱动：Linux的设备驱动程序在Linux系统中以内核模块的形式出现，在系统需要时加载和调用；直接控制硬件平台，向内核提供标准的接口函数，为应用程序提供统一的硬件抽象层。 DirectFB ：德国Convergence公司推动的Open Source计划，构建于Frame Buffer Device上的图形标准，支持硬件图形加速、输入设备的处理和抽象、集成窗口系统支持透明窗口、多个显示层。DirectFB提供4类接口：输入设备（如：鼠标）、字体、图像、视频。TM3260 Streaming System的一个主要功能就是向DirectFB提供各种码流文件解码的VideoProvider。 应用程序 ：主要由显示控制、系统管理、存储管理、输入输出控制、网络控制等五个子系统组成。 显示控制负责视频信息的输出，包括：菜单显示、预览显示、回放显示等模块。 系统管理负责整个系统的管理控制，包括：录像控制、参数设置、视频遮盖、报警设置、移动侦测、用户管理、网络设置等模块。 存储管理模块实现各种数据的存储、查询功能，包括：磁盘管理、文件存储、日志管理、参数存储、检索备份等模块。 输入输出控制负责响应外部输入设备（按键、485键盘、遥控器、鼠标、报警输入）的控制命令，同时控制外部输出设备（报警输出、云台），包括：按键面板、遥控器、485键盘、云台控制、鼠标接口等模块。 网络控制为客户端和集中监控软件提供接口，使得可以通过网络对DVR主机进行远程操作。 六、结束语 PNX8550是一个集成度很高的媒体SOC，硬件上提供三个处理器内核，软件基于嵌入Linux操作系统，强大的处理能力加开放的软件平台，使得在此平台上可以快速地开发出DVR和DVS产品。同时，由于集成度高，外围芯片少，系统稳定性将大大增强。 可以预见，各DVR厂商出于成本竞争的考虑，今后都将会采用集成度高的SOC方案，通用CPU＋DSP/ASIC的方案将会较少采用。同时，各芯片厂商都开始发布自己的SOC产品，目前除了Philips的PNX8550，还有TI的Davinci系列，安防行业又要面临一场新的产品变革。 转贴自：黄亚民 广州金鹏集团有限公司研究开发中心视频开发二部部长 本文可能所用到的IC型号： SC14420CQ NTD24N06LT4G HFBR-5903 LP2966IMM-1830 FCH20N60 ADM708AR-REEL |
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