摘要 伴隨國(guó)產(chǎn)芯片替代浪潮,以及最近進(jìn)口FPGA芯片價(jià)格飛漲,市場(chǎng)上越來(lái)越需要一款全國(guó)產(chǎn)USB3.0+FPGA方案來(lái)滿足商務(wù)平衡及特色功能開(kāi)發(fā)的需求。方寸微電子自主研發(fā)的T630國(guó)產(chǎn)USB3.0高速接口芯片具有功能豐富、性能強(qiáng)勁、擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn),可完美適配視頻采集卡、視頻會(huì)議攝像頭等眾多電子產(chǎn)品,尤其針對(duì)音視頻采集提供了源碼級(jí)方案支撐,可幫助客戶縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、降低整體開(kāi)發(fā)成本,提升產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
關(guān)鍵詞:T630高速USB3.0接口芯片、4K超高清音視頻采集應(yīng)用方案、芯片國(guó)產(chǎn)化
內(nèi)容目錄 0.背景介紹 1.方寸微電子T630國(guó)產(chǎn)USB3.0高速接口芯片介紹 1.1芯片基本信息介紹 1.2芯片內(nèi)部架構(gòu) 1.3T630核心價(jià)值 1.4芯片產(chǎn)品特點(diǎn) 2.T630高速接口芯片4K超高清音視頻采集應(yīng)用方案 2.1方案基本信息介紹 2.2數(shù)據(jù)處理流程 2.3演示概況 3.結(jié)語(yǔ) 4.關(guān)于方寸微電子
0.背景介紹 前些年的USB3.0音視頻采集卡方案基本用CYUSB3014等國(guó)外主控芯片來(lái)實(shí)現(xiàn),隨著這幾年直播行業(yè)的火爆,性能及功能需求也越來(lái)越多。同時(shí)伴隨國(guó)產(chǎn)芯片替代浪潮,以及最近進(jìn)口FPGA芯片價(jià)格飛漲,市場(chǎng)上越來(lái)越需要一款全國(guó)產(chǎn)USB3.0+FPGA方案來(lái)滿足商務(wù)平衡及特色功能開(kāi)發(fā)的需求。
1.T630國(guó)產(chǎn)USB3.0高速接口芯片介紹 1.1 芯片基本信息介紹 機(jī)器視覺(jué)需要實(shí)時(shí)傳輸海量數(shù)據(jù),因此行業(yè)發(fā)展離不開(kāi)高速接口控制器的助力,T630芯片是方寸微電子自主研發(fā)的純國(guó)產(chǎn)USB3.0超高速控制器,具有功能豐富、性能強(qiáng)勁、擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn),可廣泛適用于視頻采集卡、工業(yè)采集卡、打印機(jī)、掃描儀、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、測(cè)量采集設(shè)備等眾多電子產(chǎn)品。 該芯片集成國(guó)產(chǎn)32位高性能RISC CPU,支持USB3.0、MUXIO、I2C、SPI、UART等多種接口,可快速在嵌入式主板上與FPGA/CPU進(jìn)行對(duì)接通訊,作為USB3.0外擴(kuò)芯片與PC或者服務(wù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。值得一提的是,T630高速接口芯片的傳輸性能比業(yè)界標(biāo)桿提升20%,而性價(jià)比優(yōu)于業(yè)界標(biāo)桿30%,打破了歐美廠商壟斷十年的市場(chǎng)。
T630芯片外觀 (10mmx10mm,BGA封裝,工業(yè)級(jí)) 1.2 芯片內(nèi)部架構(gòu):
1.3 T630核心價(jià)值:
1.4 芯片產(chǎn)品特點(diǎn): 系統(tǒng)資源 ·集成32位國(guó)產(chǎn)CPU CK803S;最高工作頻率200MHz ·CK803S內(nèi)置16KB I/D Cache,內(nèi)置32KB DTCM ·32KB ROM;256KB SRAM;8KB SRAM(系統(tǒng)專(zhuān)用)512KB/1MB片內(nèi)Flash 通信接口 ·支持1路USB3.0 Device,接口速率5Gbps,向下兼容USB2.0/USB1.1,支持控制/批量/中斷/等時(shí)傳輸類(lèi)型 ·MUXIO接口支持最大32位數(shù)據(jù)位寬,最高120MHz接口頻率,支持FIFO Slave、FIFO Master、SRAM Master、ADMUX Master四種工作模式 ·I2C接口支持Standard, Fast and Fast+ modes;支持HS-mode;支持主從模式 ·UART接口完全兼容高速NS 16C550A UART;最高波特率為3Mbit/s;集成32bytes TX/RX FIFO ·SPI接口支持主從模式;支持中斷和查詢模式 其他資源 ·內(nèi)置硬件DMA ·內(nèi)置POR(Power on Reset)電路 ·內(nèi)置8個(gè)定時(shí)器 ·內(nèi)置中斷控制器 ·內(nèi)置1個(gè)看門(mén)狗 封裝形式:BGA121 封裝尺寸:10.0mm*10.0mm*0.8mm
T630開(kāi)發(fā)評(píng)估板 (歡迎通過(guò)方寸官網(wǎng)官微申請(qǐng)?jiān)囉茫?
2.T630高速接口芯片4K超高清音視頻采集應(yīng)用方案 2.1 方案基本信息介紹 本方案是方寸微電子主導(dǎo)開(kāi)發(fā)的一款USB3.0,集4KP30視頻、音頻輸入采集+音頻輸出等功能,且自主可控的國(guó)產(chǎn)芯片替代方案。由方寸T630(USB3),國(guó)產(chǎn)FPGA、HDMI RX、聲音Codec等芯片組成,整體框圖如下圖所示。
·Codec:轉(zhuǎn)換數(shù)字,模擬聲音信號(hào) ·RX:HDMI輸入的視頻格式轉(zhuǎn)換為T(mén)TL信號(hào) ·FPGA:采集RX輸出的音視頻信號(hào),并UVC/UAC組包發(fā)送到T630 ·T630:負(fù)責(zé)UVC/UAC協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸及設(shè)備枚舉及握手控制 基本功能: ·USB3.0/2.0 Device雙模式 ·符合UVC1.0+UAC1.0協(xié)議 ·HDMI 1.4b標(biāo)準(zhǔn)輸入,UVC視頻設(shè)備最大支持3840*2160@30Hz輸出 ·設(shè)備枚舉支持YUY2、RGB24、NV12等格式的24種不同分辨率,支持增刪 ·音頻2路輸入(RX+MIC)+1路輸出(Headphone),48000 16位采樣 ·Windows、Android、Linux、MacOS等系統(tǒng)兼容,適配系統(tǒng)相機(jī)、skype、釘釘?shù)華PP ·上位機(jī)在線升級(jí)設(shè)備固件功能 2.2 數(shù)據(jù)處理流程
如上圖示,本數(shù)據(jù)通路中USB Device為T(mén)630前端,與Host建立物理連接,主要完成UVC協(xié)議的交互處理及數(shù)據(jù)上下行傳輸;Muxio負(fù)責(zé)FPGA端數(shù)據(jù)的接收及下發(fā),32位并行總線,最高工作頻率120 MHz,類(lèi)似GPIF總線,差別主要有ep通道表達(dá)不同,T630 DMA模式分高、低速模式。低速模式數(shù)據(jù)緩沖在SRAM,而高速模式緩沖DTCM中,分別適合用來(lái)傳輸音視頻數(shù)據(jù)。 如果要完成4KP30音視頻數(shù)據(jù)的傳輸,對(duì)MUXIO的帶寬要求是很高的,實(shí)際驗(yàn)證完全滿足NV12 4KP3的要求。下面是T630 4通道批量傳輸模式下的吞吐量測(cè)試:
由上圖可以看出,每秒最高傳輸速率:411.55MB/S,每秒平均傳輸速率:410.88MB/S,每秒最低傳輸速率:405.13MB/S。以上通過(guò)7*24小時(shí)穩(wěn)定性測(cè)試。 2.3 演示概況
USB線插入主機(jī)后,設(shè)備管理器里會(huì)枚舉識(shí)別到如上1個(gè)相機(jī)設(shè)備+3個(gè)音頻設(shè)備。
在potplayer的攝像頭設(shè)備格式欄里列舉了支持的視頻格式及分辨率。
在OBS里的視頻、音頻采集設(shè)置欄里也會(huì)顯示設(shè)備支持的視頻格式及分辨率等屬性。
3.結(jié)語(yǔ) 本文主要介紹了T630高速USB3.0接口芯片在4K超高清音視頻采集中的應(yīng)用及其數(shù)據(jù)處理流程等,以滿足市場(chǎng)上對(duì)全國(guó)產(chǎn)USB3.0+FPGA方案的需求。方寸微電子將始終堅(jiān)持以市場(chǎng)為龍頭,以人才為根本,以開(kāi)發(fā)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的集成電路芯片為基礎(chǔ),持續(xù)創(chuàng)新,依靠技術(shù)優(yōu)勢(shì),不斷提升產(chǎn)品品質(zhì),為客戶創(chuàng)造更多價(jià)值,助力機(jī)器視覺(jué)和自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展。
4. 關(guān)于方寸微電子 方寸微電子科技有限公司2017年成立,總部位于濟(jì)南,現(xiàn)已在北京、上海、深圳、青島設(shè)有分公司和研發(fā)中心,作為網(wǎng)絡(luò)安全SoC處理器的核心供應(yīng)商,方寸產(chǎn)品已大量商用于各類(lèi)信息安全終端。方寸微電子致力于國(guó)產(chǎn)高端密碼處理器、高性能網(wǎng)絡(luò)安全芯片、高速接口控制芯片的研發(fā)、設(shè)計(jì)和銷(xiāo)售。方寸微電子在集成電路架構(gòu)設(shè)計(jì)、安全密碼算法、核心技術(shù)自主可控、大規(guī)模量產(chǎn)及品質(zhì)管控等綜合能力上具有國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的優(yōu)勢(shì),公司將持續(xù)為信創(chuàng)安全、工業(yè)、網(wǎng)絡(luò)通信、汽車(chē)等重點(diǎn)領(lǐng)域提供完整的芯片級(jí)解決方案。 方寸微電子研發(fā)團(tuán)隊(duì)由信息安全領(lǐng)域知名專(zhuān)家領(lǐng)銜,核心成員均具有10年以上行業(yè)研發(fā)經(jīng)驗(yàn),在SoC設(shè)計(jì)及驗(yàn)證、超高速密碼算法、高速網(wǎng)絡(luò)接口、安全產(chǎn)品生產(chǎn)及測(cè)試等方面具有豐富的經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)積累。公司將始終堅(jiān)持以市場(chǎng)為龍頭,以人才為根本,以開(kāi)發(fā)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的集成電路芯片為基礎(chǔ),持續(xù)創(chuàng)新,依靠技術(shù)優(yōu)勢(shì),不斷提升產(chǎn)品品質(zhì),為客戶創(chuàng)造更多價(jià)值,打造引領(lǐng)信息安全產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的高科技芯片企業(yè)。 核心能力
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