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摘 要

本次设计是基于海思Hi3515设计的视频处理卡的硬件部分，采用海思公司的高性能音视频编码芯片Hi3515 H.264作为核心主芯片，并使用A/D芯片TW2865进行音/视频采集，在Hi3515中进行编码，并将数据存储到硬盘。首先给出了视频处理卡的总体设计方案；然后讨论了HI3515芯片的管脚及其音视频采集模块、音视频输入输出模块、网络传输模块、UART串行口、USB接口、JTAG调试测试模块、SATA硬件接口、存储模块、电源模块和时钟、复位与报警模块；根据Hi3515的特性总结了视频处理的方法，并使用Protel99SE设计出电路原理图和PCB图。之后根据电路原理图论述视音频数据流的处理过程。

关键词：嵌入式系统 ARM Hi3515 视频处理 硬件

Hardware Design of Video Processing Card based on ARM

Abstract

This design is a video processing card of the hardware part based on the Hass Hi3515.The processing card uses Hass company’s high-performance audio and video encoder chip Hi3515 H.264 main chip as the core. It uses the A/D chip TW2865 for audio/video’s capture.The data is stored to disk encoded in the Hi3515. Firstly,this article gives the overall design of video processing card; Then discuss the HI3515 chip and pin audio and video capture modules, audio and video input and output modules,network transmission module, UART serial port, USB port, JTAG debug test module, SATA hardware interface, memory modules, power modules, and the clock modules, reset modules and the alarm module.According to a summary of the characteristics ofHi3515 video processing method, and use Protel99SE designed circuit schematic and PCB diagram. Processing of video and audio data streams according to the circuit diagram discussed.

Ketword:Hi3515, video processing, video storage, Protel99SE, circuit schematic

目录

摘要 2

Abstract 3

第一章 绪论 6

1.1 选题背景与意义 6

1.2 相关技术的发展 6

1.2.1 嵌入式系统的概述 6

1.2.2 视频处理系统概述 7

1.2.3 H.264视频编码标准 8

1.2.4 视频处理系统的发展和研究现状 8

1.3 本章小结 9

第二章 视频处理卡的总体设计 10

2.1 设计原则 10

2.2 开发板设计方案 10

2.2.1 性能需求 10

2.2.2 开发板总体设计 11

2.3 核心处理器的选择 12

2.3.1 ARM的选择 12

2.3.2 Hi3515芯片主要特点[9] 13

2.3.3 Hi3515芯片管脚分布图 15

2.4 传输协议 18

第三章 视频处理卡各模块的设计 19

3.1 音视频采集处理模块 19

3.2 音视频输出模块 23

3.2.1 视频输出 23

3.2.2 音频输出 25

3.3 网络传输模块 27

3.3.1 以太网接口简介 27

3.3.2 RTL8201简介 28

3.4 UART串行口模块 32

3.4.1 UART0的设计 32

3.4.2 UART1的设计 33

3.5 USB模块 34

3.6 JTAG模块 38

3.7 SATA硬盘模块 38

3.8 存储模块 41

3.8.1 DDR2 SDRAM 41

3.8.2 FLASH 47

3.9 电源模块 50

3.10 时钟、复位、报警与系统运行指示灯模块 53

3.10.1 时钟模块 53

3.10.2 复位模块 54

3.10.3 报警与指示灯 55

第四章 PCB板设计 57

第五章 总结与展望 58

5.1 总结 58

5.2 展望 58

致谢 60

参考文献 61

第一章 绪论

1.1 选题背景与意义

随着计算机技术、微电子技术以及互联网的发展，视频处理系统在日常生活、军事、工业和医疗等许多领域得到了广泛的应用。基于DSP的视频处理系统，作为实现实时处理的一个重要方法已经成为人们研究的重点。视频处理卡的硬件实现是进行数字视频处理和网络传输的前提，是视频产品的核心部分，也是视频编解码算法研究与开发的基础。因此对基于DSP的视频处理卡的硬件实现方法进行研究具有重要意义[1]。

1.2 相关技术的发展

1.2.1 嵌入式系统的概述

嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可以裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统[2] 。在嵌入式系统中，嵌入式微处理器和外围设备共同组成了系统的硬件部分，其中嵌入式微处理器是嵌入式系统硬件部分的核心；嵌入式系统的软件部分包括嵌入式操作系统软件和应用程序软件两部分，有时设计人员也把这两种软件组合在一起。应用程序控制着系统的运作和行为；而操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用[3] 。

嵌入式系统的出现至今已有30 多年的历史，近几年来，计算机、通信、消费电子的一体化趋势日益明显，嵌入式技术已成为一个研究热点，纵观嵌入式技术的发展过程，大致经历了以下四个阶段[4]：

第一阶段是以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统，同时具有与监测、伺服、指示设备相配合的功能。

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