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硬件电路设计流程系列——主芯片选型

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发表于 2017-6-26 08:48:24 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
硬件电路设计流程系列——主芯片选型

平台的选择很多时候和系统选择的算法是相关的,所以如果要提高架构,平台的设计能力,得不断提高自身的算法设计,复杂度评估能力,带宽分析能力。

常用的主处理器芯片有:单片机,ASIC,RISC(DEC Alpha、ARC、ARM、MIPS、PowerPC、SPARC和SuperH ),DSP和FPGA等,这些处理器的比较在网上有很多的文章,在这里不老生常谈了,这里只提1个典型的主处理器选型案例。

比如市场上现在有很多高清网络摄像机(HD-IPNC)的设计需求,而IPNC的解决方案也层出不穷,TI的解决方案有DM355、DM365、DM368等,海思提供的方案则有Hi3512、Hi3515、Hi3520等,NXP提供的方案有PNX1700、PNX1005等。

对于HD-IPNC的主处理芯片,有几个主要的技术指标:视频分辨率,视频编码器算法,最高支持的图像抓拍分辨率,CMOS的图像预处理能力,以及网络协议栈的开发平台。

Hi3512单芯片实现720P30 H.264编解码能力,满足高清IP Camera应用, Hi3515可实现1080P30的编解码能力,持续提升高清IP Camera的性能。

DM355单芯片实现720P30 MPEG4编解码能力,DM365单芯片实现720P30 H.264编解码能力, DM368单芯片实现1080P30 H.264编解码能力。

DM355是2007 Q3推出的,DM365是2009 Q1推出的,DM368是2010 Q2推出的。海思的同档次解决方案也基本上与之同时出现。

海思和TI的解决方案都是基于linux,对于网络协议栈的开发而言,开源社区的资源是没有区别的,区别的只在于芯片供应商提供的SDK开发包,两家公司的SDK离产品都有一定的距离,但是linux的网络开发并不是一个技术难点,所以并不影响产品的推广。

作为IPNC的解决方案,在720P时代,海思的解决方案相对于TI的解决方案,其优势是支持了H.264编解码算法,而TI只支持了MPEG4的编解码算法。虽然在2008年初,MPEG4的劣势在市场上已经开始体现出来,但在当时这似乎并不影响DM355的推广。

对于最高支持的图像抓拍分辨率,海思的解决方案可以支持支持JPEG抓拍3M Pixels@5fps,DM355最高可以支持5M Pixels,虽然当时没有成功的开发成5M Pixel的抓拍(内存分配得有点儿问题,后来就不折腾了),但是至少4M Pixel的抓拍是实现了的,而且有几个朋友已经实现了2560x1920这个接近5M Pixel的抓拍,所以在这一点上DM355稍微胜出。

因为在高清分辨率下,CCD传感器非常昂贵,而CMOS传感器像原尺寸又做不大,导致本身在低照度下就性能欠佳的CMOS传感器的成像质量在高分辨率时变差,于是TI在DM355处理器内部集成了一个叫做ISP的图像预处理模块,它由CCDC,IPIPE,IPIPEIF和H3A模块组成,能帮助实现把CMOS的RAW DATA(一般是指Bayer格式数据)转成YCbCr数据,同时实现包括白平衡调节,直方图统计,自动曝光,自动聚焦等采用CMOS解决方案所必须的功能,故DM355处理器就可以无缝的对接各种图像传感器了。而海思的解决方案对于CMOS的选择就有局限性,它只能用OVT一些解决方案,因为OVT的部分Sensor集成了图像预处理功能。但是DM355不仅可以接OVT的解决方案,还可接很多其他厂家的CMOS sensor,比如Aptina的MT9P031。所以在图像预处理能力方面,DM355继续胜出。

在IPNC这个领域,只要每台挣1个美金就可以开始跑量,所以在那个时代,很少有人会去死抠H.264和MPEG4的性能差异,而且TI已经给了市场一个很好的预期,支持H.264的DM365很快就会面世。所以IPNC这个方案而言,当时很多企业都选择了DM355的方案。有些朋友现在已经从DM355成功过渡到DM365、DM368,虽然你有时候会骂TI,为什么技术不搞得厉害点,在当年就一步到位,浪费了多少生产力。但是技术就是一点一点积累起来,对于个人来不得半点含糊,对于大企业,他们也无法大跃进。DM355的CMOS预处理技术也有很多Bug,SDK也有很多bug,有时会让你又爱又恨,但是技术这东西总是没有十全十美的,能在特定的历史条件下,满足市场需求,那就是个好东西。

当然海思的解决方案在DVS、DVR方面也大放异彩,一点也不逊色于TI的解决方案。

其它芯片的选型则可以参考各芯片厂商官方网站的芯片手册,进行PK,目前大部分芯片厂商的芯片手册都是免NDA下载的,如果涉及到NDA问题,那就得看个人和公司的资源运作能力了,一般找一下国内相应芯片的总代理商,沟通一下,签个NDA还是可以要到相应资料的。每隔一周上各IC大厂的官方主页,关注一下芯片发展的动态这是每个电子工程师的必须课啊,这不仅为了下一个方案设计积累了足够的资本,也为公司的产品策略做足了功课。
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