Hi3510工作原理  Hi3510 -H.264 BP算法的视频压缩芯片

Hi3510是海思公司推出的一款基于H.264 BP算法的视频压缩芯片，该芯片采用ARM+DSP+硬件加速引擎的多核高集成度的SoC构架，具备强大的视频处理功能。可实现DVD画质的实时编码性能，能自适应各种网络环境，确保画面的清晰度和实时性，低码率的H.264编码技术极大减少网络存储空间，并通过集成DES/3DES加解密硬件引擎确保网络安全。Hi3510采用0.13μm工艺、LFBGA400封装，大小为19×19mm,引脚间距为0.8mm，片内集成了包括数字视频接口、USB、ETH、I2S、I2C、GPIO、SPI、UART、SDRAM、DDR等接口，满足各种应用场景的设备开发的同时能大大降低了设备的BOM成本。
Hi3510的工作原理：视频输入单元通过ITU-R BT.601/656接口接收由VADC输出的数字视频信息，并通过AHB总线把接收到的原始图像写入到外存(SDR SDRAM或DDR SDRAM)中;视频编解码器从外存中读取图像,进行运动估计(帧间预测)、帧内预测、DCT变换、量化、熵编码(CAVLC+Exp-Golomb)、IDCT变换、反量化、运动补偿等操作，最后将符合H.264协议的裸码流和编码重构帧(作为下一帧的参考帧)写入到外存中；视频输出单元从外存中读取图像并通过ITU-R BT.601/656接口送给VDAC进行显示,应用的需求不同，视频输出单元从外存中读取的图像内容也不同,当需要对输入图像进行预览时，视频输出单元从外存中读取原始图像，当需要观察视频编码器的编码效果时，视频输出单元从外存中读取编码重构帧；ARM对视频编码器输出的码流进行协议栈的封装,然后送网口发送，以实现视频点播业务。
　　
如图1所示，该芯片由ARM＋DSP＋视频编解码加速器＋图形引擎缩放器的核心构成，集成了丰富的外围接口，并内部集成包括如数字水印、DES/3DES算法，使得单芯片能适应基乎所有的工作，降低与其它芯片配合的开发难度，也免除厂商对算法等标准部分的内容进行重复开发，大大降低了设备厂商的投入门槛。配合海思不同应用形态的开发包，可以开发出PMP、可视电话、网络监控、PVR、可视对讲等各种产品。



图1：Hi3510 H.264音视频编解码SoC逻辑框图。

Hi3510编解码方案的实现

作为SoC架构的编解码芯片，Hi3510在设计时充分考虑到兼容性和使用的方便性。支持几乎所有的公司生产的系列AD/DA芯片。Hi3510既可以作为独立的编码器工作，也可以作为独立的解码器工作，也可以同时编解码工作，充分考虑到了编解码市场的各种应用场合。Hi3510是一个典型的多应用的单芯片解决方案，大大降低了设备的BOM组成和成本。如图2所示为芯片同时编解码的应用。



图2：Hi3510是一款典型的多应用的单芯片解决方案。
i3510编解码的应用

Hi3510自带的Linux操作系统(同时支持Vxworks、WinCE等开放式操作系统)和ARM处理器，使得芯片除了编解码功能外，还可以实现许多丰富的应用功能开发。如图2所示，只要附加一片普通AD就可实现复合视频信号的数字化、压缩和存储和传输的功能。Hi3510开发包提供上层API接口，就可以调用实现所有的芯片功能，并能开发自己的个性化功能。图3为芯片的编码方案的应用设计。



图3：Hi3510芯片编码方案的应用设计。

而解码器应用在架构设计上与编码器相同(方便方案可保持一致性，可实现一套硬件满足不通需求，只需要软件升级)。解码器只需要配搭DA芯片(如果是LCD数字屏幕可以节省该芯片)，就可实现把数据码流解码的作用，并且通过GUI或者OSD实现用户人机互动的菜单操作，实现PMP等类似功能的产品应用。图4为芯片的解码方案的应用设计。



图4：Hi3510芯片解码方案的应用设计。

本文小结

H.264标准的应用，为视频的网络传输，尤其是低带宽下(如无线传输方式)的传输提供了技术支持。在信息爆炸的今天，市场要求设计人员推出产品的速度越来越快，而且为了保持产品的竞争力，在产品价格、产品应用功能特点上要保持足够优势，尤其是在多媒体市场领域。海思的SoC芯片在提供了标准算法的基础上，给予设计人员最大的灵活度以设计合适的产品，大大降低了厂商的投入成本，缩短了厂商的推出新产品的时间，为赢得市场做准备。