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    基于UVC協議的4K智能攝像頭

    作者:張治軍(深圳康佳電子科技有限公司,廣東深圳 518057)時間:2022-07-27來源:電子產品世界收藏

    摘要:本文設計了一款基于,主控采用瑞芯微RV1126,傳感器采用思特威 SC8238。攝像頭通過USB接口直連電視,實現高清呈現。支持,具有功能。

    本文引用地址:http://www.rethinkthailand.com/article/202207/436744.htm

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    0 引言

    隨著 4K 電視的普及和家庭視頻會議、家庭娛樂健身的需求,本文開發了一款基于 UVC(USB 視頻類, USB Video Class)協議的 4K ,通過 USB 連 接線直連 4K 電視,即可實現攝像頭到電視端到端的 4K 超清呈現,如圖 1。

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    圖1 攝像頭應用系統框圖

    本文開發的基于 UVC 協議的 4K 智能攝像頭操作簡單,攜帶方便,價格便宜,具有良好的應用與發展前景。本文重點介紹攝像頭硬件主要電路開發和 UVC 協議的實現。

    1 硬件設計

    系統主控采用瑞芯微 RV1126,傳感器采用思特威 SC8238。攝像頭通過傳感器采集圖像信息,通過 MIPI 信號將采集的圖像信息傳送到主控,主控對圖像進行編解碼后通過 USB 接口將圖像信息發送給電視,電視顯示傳感器采集的圖像信息,從而實現攝像頭到電視端 4K 超清呈現,攝像頭視頻信號流,如圖 2。

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    1.1 RV1126介紹

    RV1126 支持 4K(3 840×2 160)H.265 30 fps 視頻編碼,四核 Arm Cortex-A7 架構,內部集成了 2.0 Tops 的 NPU,NPU 支持 INT8/INT16 混合操作,可以很容易在 TensorFlow、MXNet、PyTorch、Caffe 之間轉換。RV1126 每個核里面都包含一個 32 KB I-cache、32 KB D-cache 和共用二級緩存 512 KB。芯片內容集成了 HDR(高動態 范圍成像,High Dynamic Range Imaging)、3A 功能(AE、 AF、AWB)、LSC、3DNR、2DNR、銳化,dehaze、魚眼校正、gamma 校正、特征點檢測等算法加速器。芯片集成了 MIPI(移動產業處理器接口,Mobile Industry Processor Interface)接口,通過 MIPI 信號和傳感器直連。

    1.2 SC8238介紹

    思特威 SC8238 最高支持 4K(3 840×2 160)的傳輸速率,是一款業界領先的數字 CMOS(互補金屬氧化物半導體,Complementary Metal Oxide Semiconductor)圖像傳感器,它輸出的是 raw 格式圖像,有效像素為 3 872×2 180,可以通過標準的 I2C(集成電路互連通信電路,Inter-Integrated Circuit)接口讀寫寄存器。它采用了 1.5 μm 背照式像素技能,在相同產品中靈敏度在 1 160 mV/Lux·s 時功耗最低。

    1.3 硬件設計

    硬件電路主要包括電源模塊、時鐘復位電路、主控、傳感器、USB(通用串行總線,Universal Serial Bus)、DDR(雙倍速率,Double Data Rate)和 Flash 等,硬件電路框圖如圖 3。

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    其中,整個系統的電源是通過 USB 提供的,時鐘和復位保證系統正常工作,Flash 是用來存儲程序的,DDR 是隨機存儲器,系統通過思特威傳感器芯片 SC8238 采集圖像數據,用瑞芯微 RV1126 芯片對圖像數據進行編解碼,最后通過 USB2.0 發送圖像數據到電視端。

    RV1126 時鐘電路由內部的反饋電路和外置的 24 MHz 晶體振蕩電路構成;系統時鐘使用有源晶體時,時鐘的幅度是 1.8 V±10%。芯片復位引腳低電平大于 4 μs 時芯片復位,芯片復位引腳并聯放一個 100 nF 電容,增強 RV1126 的抗干擾能力,防止誤觸發導致系統復位。DDR采用T型設計,DQ和DQS雙向信號直接連接即可,差分時鐘信號末端串聯一個 49.9 Ω 的端接電阻;DDR4 組內的不同信號線之間的間距、組間兩相鄰信號線之間的間距均要使用“3W”原則;單線特征阻抗控制在 50 Ω±10%,差分對阻抗控制 100 Ω±10%。PLL 電源包括 PLL_AVDD_0V8 和 PLL_AVDD_1V8 兩個,必須單獨供電,并分別使用 1 個耦合電容放在相對應的管腳 靠近,這樣在 DDR 工作在高頻時,可以提高系統的穩定性。內核電源電壓是 0.8 V,必須使用單獨的 DC-DC 供電,且供電能力不能小于 1 A。NPU 電源電壓是 0.8 V, 必須使用單獨的 DC-DC 供電,且供電能力不能小于 2 A。芯片USB控制器使用200 Ω精度為1%的參考電阻,這個電阻影響 USB 眼圖質量,因本設計是使用 USB 傳 輸視頻流的,所以這個電阻非常關鍵;USB 的信號線上要分別放一個靜電防護器件,該器件的寄生電容要不大于 1 pF,ESD PCB 布局時器件要盡可能靠近 USB。

    思特威傳感器芯片 SC8238 包括 DOVDD(1.8 V)、 AVDD(2.8 V)和 DVDD(1.2 V)三路電源,濾波電容必須靠近引腳放置;在 4K 幀率時,DVDD 必須設計 成 1.2 V 電壓。芯片的 VREFN、VREFN2、VREFH 和 TXVDD 通過電容到地,可以濾除電源紋波的高頻部分和低頻部分。MIPI 信號差分線阻抗控控制在 100 Ω,誤差小于 ±10%;MIPI信號不能直走線,會發生信號反射,影響視頻高速傳輸性能,且 MIPI 信號下必須有完整的地參考層,不能分割。

    2 UVC協議

    UVC 即 USB 視頻類是 USB Video Class 的簡稱,它是微軟與其它廠商聯合推出的為 USB 視頻捕獲設備定義的協議標準。UVC 設備包括一個視頻控制接口(VC Interface)和一個視頻流接口(VS Interface);視頻控制接口主要用于配置操作,讓 UVC 設備進入不同的功能狀態,視頻流接口負責 UVC 設備的視頻數據流傳輸。 UVC 的拓撲結構包括視頻流輸入 / 輸出、攝像頭視頻流傳輸控制、圖像數據采集源的切換和選擇控制,以及圖像相關參數的處理等。

    3 結語

    本文設計的基于 UVC 協議的 4K 智能攝像頭,通過 USB 接口直連電視,給用戶 4K 超高清完美呈現。此攝像頭簡單易用,經濟實惠,視頻效果好,可廣泛使用在家庭視頻會議和家庭娛樂健身。

    參考文獻:

    [1] N KHALID, GOCHOO M, JALAL A, et al. Modeling twoperson segmentation and locomotion for stereoscopic action identification: A sustainable video surveillance system[J]. Sustainability, 2021,13.

    [2] SJURSEN A D, FRIIS M, RNNING L, et al. Monitoring of anadromous salmonids in the fjrevassdraget watercourse, Nordland[C]. Results from the video surveillance in 2020- 2021.

    [3] MOSAIF A, RAKRAK S. A new system for real-time video surveillance in smart cities based on wireless visual sensor networks and fog computing[J]. Journal of Communications, 2021, 16(5):175-184.

    [4] SHAHBAZ A, JO K H. Dual camera-based supervised foreground detection for low-end video surveillance systems[J]. IEEE Sensors Journal, 2021,PP(99):1-3.

    [5] SEVCIK J. A special peripheral component interconnect express card for video surveillance systems in alarm applications[J]. Przeglad Elektrotechniczny, 2021, 1(5):30- 35.

    [6] PANDAS K, SAHU S K. Design of IoT-based real-time video surveillance system using raspberry Pi and sensor Network[M].2021.

    [7] HUANG H, SAVKIN A V, NI W. Online UAV trajectory planning for covert video surveillance of mobile targets[J]. IEEE Transactions on Automation Science and Engineering, 2021, PP(99):1-12.

    [8] KUMAR P. Development of a thermal-visible video surveillance system based on fractional order tvmodel[J]. Journal of Physics Conference Series, 2021, 1950(1):012026.

    [9] ISAEVA O, BORONENKO M, BORONENKO Y. Making decisions in intelligent video surveillance systems based on modeling the pupillary response of a person[C].2021 IEEE 6th International Conference on Computer and Communication Systems (ICCCS). IEEE, 2021.

    [10] ZHANG J, JIA X, J Hu, et al. Moving vehicle detection for remote sensing video surveillance with nonstationary satellite platform[J]. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence[J].2021,PP(99):1-1.

    (注:本文轉載自《電子產品世界》2022年7月期)



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