一种用于图像音视频流媒体处理的装置论文和设计-梁红波

全文摘要

本实用新型公开了一种用于图像音视频流媒体处理的装置，其特征在于：包括处理器，还包括分别与处理器连接的以太网单元、视频输入单元、视频输出单元、存储器、USB输入输出接口、音频信号处理单元；所述处理器采用芯片Hi3559A。本实用新型具有超高清视频信号采集和深度编解码能力，能够通过网络将采集好的音视频信号传输到服务端，在推送到各个终端，实现远程视频沟通交流。

主设计要求

1.一种用于图像音视频流媒体处理的装置，其特征在于：包括处理器，还包括分别与处理器连接的以太网单元、视频输入单元、视频输出单元、存储器、USB输入输出接口、音频信号处理单元；所述处理器采用芯片Hi3559A。

设计方案

2.根据权利要求1所述用于图像音视频流媒体处理的装置，其特征在于：所述视频输入单元，包括HDMI转MIPI控制芯片U64和U71、静电防护管U65～U70、HDMI连接器CON5和CON6、滤波电容C551、C552、C571、C572；还包括晶体Y4、Y5；

晶体Y4的第1脚和第3脚一路连接两个滤波电容C551和C552到地，第2脚和第4脚直接接地，晶体Y5的第1脚和第3脚一路连接两个滤波电容C571和C572到地，第2脚和第4脚直接接地，

3.根据权利要求2所述用于图像音视频流媒体处理的装置，其特征在于：所述HDMI转MIPI控制芯片U64和U71的型号均为LT6911C。

4.根据权利要求1所述用于图像音视频流媒体处理的装置，其特征在于：所述以太网单元包括以太网控制芯片U24和U26、静电防护管U54～U57、RJ45网络连接器CON1和CON2、电阻R270～R323、电容C328～C371；

RJ45网络连接器CON1的网络信号由MDIP0～MDIP3，MDIN0～MDIN3经过静电防护管U54和U55连接到以太网控制芯片U24的信号输入端，以太网控制芯片U26的信号输出端信号线RGMII_TXD0～RGMII_TXD3通过排阻RN1和RN2、信号线RGMII_RXD0～RGMII_RXD3连接到处理器；

RJ45网络连接器CON2的网络信号由MDIP0_1～MDIP3_1、MDIN0_1～MDIN3_1经过静电防护管U56和U57连接到以太网控制芯片U26的信号输入端口,以太网控制芯片U26的信号输出端口信号线RGMII1_TXD0～RGMII1_TXD3通过排阻RN3和RN4、信号线RGMII1_RXD0～RGMII1_RXD3连接到处理器。

5.根据权利要求4所述用于图像音视频流媒体处理的装置，其特征在于：所述以太网单元还包括双位双电源总线收发器U25和U27，所述双位双电源总线收发器U25和U27的型号均为74AVCH2T45DC，实现1V8到3V3转换。

6.根据权利要求4所述用于图像音视频流媒体处理的装置，其特征在于：所述以太网控制芯片U24和U26的型号均为RTL8211FI-CG。

7.根据权利要求1所述用于图像音视频流媒体处理的装置，其特征在于：所述音频信号处理单元包括音频录音控制电路芯片U50、音频录音控制电路U51和U52；音频录音控制电路和音频播放控制电路共用一个外部时钟，由12MHZ的晶振OSC1提供。

8.根据权利要求7所述用于图像音视频流媒体处理的装置，其特征在于：所述音频录音控制电路芯片U50、音频录音控制电路U51和U52的型号均为PIC32MX220F032B-I\/SS。

9.根据权利要求1所述用于图像音视频流媒体处理的装置，其特征在于：所述视频输出单元包括DSI转HDMI输出芯片U73，静电防护管U34、U58、U59、晶振Y7、晶体Y1、电阻R536、电容C376～C381、C390、C391、C591～C593、二极管D4～D6；

晶振Y7的第1脚和第3脚经过滤波电容C590和C589到地，另一路连接视频输出控制芯片U73的XTAL_IN和XTAL_OUT；晶体Y1的第2脚和第4脚接地；

电阻R536一路接地，另一路接到DSI转HDMI输出芯片U73的REXT引脚上；电容C376、C591、C377，C390、C592、C391、C593，C378、C379、C380、C381，C384、C385共4组电容分别并联，都是一路接地，另一路分别连接到电源1V8_PER\/3V3_PER\/LT9611_VDD18\/LT9611_VCC18_RX上，用于滤除电源的纹波部分，减少电源干扰；

处理器的DSI_D0P和DSI_D0N、DSI_D1P和DSI_D1N、DSI_D2P和DSI_D2N、DSI_D3P和DSI_D3N共4组MIPI视频信号，经过DSI转HDMI输出芯片U73，转换成TXCP和TXCN、TX0P和TX0N、TX1P和TX1N、TX2P和TX2N，这4组信号经过静电保护管U58和U59最后信号输出到HDMI视频输出接口CON4，LT9611_I2S_MCLK_C、LT9611_I2S_DATA、LT9611_I2S_LRCLK_C、LT9611_I2S_SCLK_C4路I2S信号，经过DSI转HDMI输出芯片U73，将音频信号集成到HDMI中。

10.根据权利要求9所述用于图像音视频流媒体处理的装置，其特征在于：所述DSI转HDMI输出芯片U73的型号为LT9611。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及视频信号处理领域，特别涉及一种用于图像音视频流媒体处理的装置。

背景技术

现有的视频信号采集和处理装置在市场上普遍存在输入信号不清晰，数据传输不稳定，编解码能力弱，视频压缩时间长，且对于用户应用开发要求高，因此，产品的用户体验差，严重影响了使用效率。

目前市场上使用的普通视频采集处理装置，输入通道一般只有单路，分辨率一般都在1080P，更多采用H.264编码，压缩比小，占用带宽大，无法满足人们对高质量信号和稳定传输的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种用于图像音视频流媒体处理的装置，该装置能够提供4K高清视频信号采集、H.265编码和千兆以太网传输，提供高质量的视频采集和处理功能。

本实用新型的目的通过以下的技术方案实现：

一种用于图像音视频流媒体处理的装置，包括处理器，还包括分别与处理器连接的以太网单元、视频输入单元、视频输出单元、存储器、USB输入输出接口、音频信号处理单元；所述处理器采用芯片Hi3559A。

所述视频输入单元，包括HDMI转MIPI控制芯片U64和U71、静电防护管U65～U70、HDMI连接器CON5和CON6、滤波电容C551、C552、C571、C572；还包括晶体Y4、Y5；

所述HDMI转MIPI控制芯片U64和U71的型号均为LT6911C。

所述以太网单元包括以太网控制芯片U24和U26、静电防护管U54～U57、RJ45网络连接器CON1和CON2、电阻R270～R323、电容C328～C371；

所述以太网单元还包括双位双电源总线收发器U25和U27，所述双位双电源总线收发器U25和U27的型号均为74AVCH2T45DC，实现1V8到3V3转换。

所述以太网控制芯片U24和U26的型号均为RTL8211FI-CG。

所述音频信号处理单元包括音频录音控制电路芯片U50、音频录音控制电路U51和U52(左右双声道)；音频录音控制电路和音频播放控制电路共用一个外部时钟，由12MHZ的晶振OSC1提供。

所述音频录音控制电路芯片U50、音频录音控制电路U51和U52的型号均为PIC32MX220F032B-I\/SS。

所述视频输出单元包括DSI转HDMI输出芯片U73，静电防护管U34、U58、U59、晶振Y7、晶体Y1、电阻R536、电容C376～C381、C390、C391、C591～C593、二极管D4～D6；

晶振Y7的第1脚和第3脚经过滤波电容C590和C589到地，另一路连接视频输出控制芯片U73的XTAL_IN和XTAL_OUT；晶体Y1的第2脚和第4脚接地；

处理器的DSI_D0P和DSI_D0N、DSI_D1P和DSI_D1N、DSI_D2P和DSI_D2N、DSI_D3P和DSI_D3N共4组MIPI视频信号，经过DSI转HDMI输出芯片U73，转换成TXCP和TXCN、TX0P和TX0N、TX1P和TX1N、TX2P和TX2N，这4组信号经过静电保护管U58和U59最后信号输出到HDMI视频输出接口CON4，LT9611_I2S_MCLK_C、LT9611_I2S_DATA、LT9611_I2S_LRCLK_C、LT9611_I2S_SCLK_C 4路I2S信号，经过DSI转HDMI输出芯片U73，将音频信号集成到HDMI中。

所述DSI转HDMI输出芯片U73的型号为LT9611。

本实用新型的工作过程如下：

作为处理器的芯片Hi3559A集成了包括双核1.8GHz ARM Cortex-A73处理器、1.2GHz双核ARM Cortex-A53处理器以及1GHz单核ARM Cortex-A53处理器、900MHz双核ARMMali-G71GPU、700MHz四核DSP。双通道64位DDR4\/LPDDR4控制器，提供了高性能和高分辨率的应用程序所需要的内存带宽。芯片Hi3559A还支持全部主流视频格式解码，支持H.265Main 10Profile视频编\/解码。它具有多种高性能的接口，使能显示输出方案变得非常灵活，如双路4K HDMI视频输入，USB3.0高速接口，1080P HDMI视频输出接口，4K HDMI2.0视频输出接口，双路千兆以太网接口等。

4K HDMI视频输入接口，用于采集高清视频信号。外部摄像头通过HDMI接口把视频信号输入，主芯片收取到视频信号后，进行编码处理。千兆以太网控制器接入处理器，用于提供以太网通信能力，可以把编码好的视频信号，传输到服务器和客户端。

启动后，处理器从视频输入接口采集视频源信号，并通过HDMI2.0输出接口连接显示器输出相对应的画面实现人机交互，用户可以通过操作系统，实现图形、视频、音频的数据采集和存储。处理器通过对数据的采集、编码、压缩、封装之后，通过以太网控制器把数据传输到网络，完成图形、音频、视频的处理。

需要说明的是，上述工作过程是以信号的走向作为线索来进一步说明本实用新型所述用于视频信号采集和处理的装置的各个组成部件的连接关系，使本领域技术人员在实施本实用新型时更加清晰、方便，但并不代表本实用新型的技术方案的改进点在于软件上，本实用新型的技术方案的改进点在于整个装置的整体架构上，虽然技术方案涉及到处理器以及其他控制器，但其执行的都是常规操作，本实用新型所选用的元器件也是现有的元器件(也给出了具体的型号)，本实用新型的技术方案的改进点在于如何将这些现有的元器件搭建成一个装置，即创造点在于结构上，因此是属于实用新型专利的保护客体。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本实用新型使用了一颗适用于高质量视频信号采集、更加先进的H.265编解码格式的高性能应用处理器Hi3559A，该芯片支持全部主流视频格式解码，支持H.265和8K分辨率视频解码，并支持双路4K HDMI视频输入接口，完全可以实现高分辨率图像、音视频流媒体的处理，且本技术可以外围电路简单，非常适合于产品的二次开发。

2、本实用新型主控制电路搭载了4GByte DDR4内存8GByte eMMC存储器，并且内部集成了DSP和NNIE等高端数字信号处理核心，使得该产品具有强悍的数据处理能力，支持技术人员使用更加复杂的算法，对产品性能升级有着比较明显的优势。

附图说明

图1是本实用新型所述一种用于图像音视频流媒体处理的装置的结构示意图。

图2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6是本实用新型所述视频输入单元的电路图。

图3-1、3-2、3-3、3-4、3-5、3-6是本实用新型所述以太网单元的电路图。

图4-1、4-2、4-3是本实用新型所述音频信号处理单元的电路图。

图5-1、5-2、5-3是本实用新型所述视频输出单元的电路图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

如图1，一种用于图像音视频流媒体处理的装置，包括处理器，还包括分别与处理器连接的以太网单元、视频输入单元、视频输出单元、存储器、USB输入输出接口、音频信号处理单元；所述处理器采用芯片Hi3559A。

如图2-1～2-6，所述视频输入单元包括HDMI转MIPI芯片U64和U71、静电防护管U60～U70、HDMI连接器CON5和CON6、磁珠FB36～FB40和FB61～FB67、滤波电容C420、C520～C524、C526～C531、C533～C553、C554～C575、C587～C586、电阻R512～R515、R342～R343、R349、R360～R362、R497～R500、R357～R361、R516～R524、R529、R383～R384、R386～391、R393～R394、R400～R401。

HDMI连接器CON6的网络信号HDMI2_D0N～HDMI2_D2N、HDMI2_D0P～HDMI2_D2P、HDMI2_DDCSCL、HDMI2_DDCSDA、HDMI2_5V_DET、HDMI2_HPDET经过静电防护管U68、U69和U70连接到HDMI转MIPI控制芯片U71的信号输入端口,U71的信号输出端口信号线MIPI_RX2_D0N～MIPI_RX2_D3N、MIPI_RX2_D0P～MIPI_RX2_D3P、MIPI_RX3_D0N～MIPI_RX3_D3N、MIPI_RX3_D0P～MIPI_RX3_D3P、MIPI_RX2_CK0N～MIPI_RX2_CK0N、MIPI_2_RX2_CK0P～MIPI_2_RX3_CK0P通过0R电阻连接到U13D，信号线H2C2_IIS_D0、H2C2_IIS_MCLK、H2C2_IIS_SCLK、H2C2_IIS_WS经过33R电阻连接到CON11，同时H2C1_IIS_D0、H2C1_IIS_MCLK、H2C1_IIS_SCLK、H2C1_IIS_WS信号线经过33R电阻并联接到PIC单片机U52，H2C2_SDA、H2C2_SCL经过33R电阻连接到U23的第5和第6引脚(IIC电平转换)；

HDMI连接器CON5的网络信号HDMI1_D0N～HDMI1_D2N、HDMI1_D0P～HDMI1_D2P、HDMI1_DDCSCL、HDMI1_DDCSDA、HDMI1_5V_DET、HDMI1_HPDET经过静电防护管U65、U66和U67连接到HDMI转MIPI控制芯片U64的信号输入端口,U64的信号输出端口信号线MIPI_RX0_D0N～MIPI_RX0_D3N、MIPI_RX0_D0P～MIPI_RX0_D3P、MIPI_RX0_D0N～MIPI_RX0_D3N、MIPI_RX1_D0P～MIPI_RX1_D3P、MIPI_RX0_CK0N～MIPI_RX1_CK0N、MIPI_RX0_CK0P～MIPI_RX1_CK0P通过0R电阻连接到U13D，信号线H2C1_IIS_D0、H2C1_IIS_MCLK、H2C1_IIS_SCLK、H2C1_IIS_WS、H2C1_SDA、H2C1_SCL经过33R电阻连接到CON11，同时H2C1_IIS_D0、H2C1_IIS_MCLK、H2C1_IIS_SCLK、H2C1_IIS_WS信号线经过33R电阻并联接到PIC单片机U52；

如图3-1～3-6，所述以太网单元包括以太网控制芯片U24和U26、静电防护管U54～U57、双位双电源总线收发器U25和U27、RJ45网络连接器CON1和CON2、电阻R270～R323、电容C328～C371；

RJ45网络连接器CON1的网络信号由MDIP0～MDIP3,MDIN0～MDIN3经过静电防护管U54和U55连接到以太网控制芯片U24的信号输入端,U26的信号输出端信号线RGMII_TXD0～RGMII_TXD3通过排阻RN1和RN2、信号线RGMII_RXD0～RGMII_RXD3通过4个22R电阻连接到U13C；

RJ45网络连接器CON2的网络信号由MDIP0_1～MDIP3_1,MDIN0_1～MDIN3_1经过静电防护管U56和U57连接到以太网控制芯片U26的信号输入端口,U26的信号输出端口信号线RGMII1_TXD0～RGMII1_TXD3通过排阻RN3和RN4、信号线RGMII1_RXD0～RGMII1_RXD3通过4个22R电阻连接到U13C；

U25和U27的型号是74AVCH2T45DC，是一种可配置电压转换双位双电源总线收发器，实现1V8到3V3转换。

如图4-1～4-3，所述PIC音频控制器包括音频录音控制电路芯片U50、音频录音控制电路U51和U52(左右双声道)；音频控制器的音频录音控制电路和音频播放控制电路共用一个外部时钟，由12MHZ的晶振OSC1提供。

如图5-1～5-3，所述视频输出单元包括DSI转HDMI输出芯片U73，静电防护管U34、U58、U59、晶振Y7、电阻R491～R496、R534、R535、R545、R546、电容C376～C381、C390、C391、C591～C593、二极管D4～D6。

晶振Y7的第1脚和第3脚经过滤波电容C590和C589到地，另一路连接视频输出控制芯片U73的XTAL_IN和XTAL_OUT；晶体Y1的第2脚和第4脚接地；

电阻R536一路接地，另一路接到视频输出控制U73的REXT引脚上；电容C376、C591、C377，C390、C592、C391、C593，C378、C379、C380、C381，C384、C385共4组电容分别并联，都是一路接地，另一路分别连接到电源1V8_PER\/3V3_PER\/LT9611_VDD18\/LT9611_VCC18_RX上，用于滤除电源的纹波部分，减少电源干扰。

主芯片的DSI_D0P和DSI_D0N、DSI_D1P和DSI_D1N、DSI_D2P和DSI_D2N、DSI_D3P和DSI_D3N共4组MIPI视频信号，经过MIPI转HDMI芯片U73，转换成TXCP和TXCN、TX0P和TX0N、TX1P和TX1N、TX2P和TX2N，这4组信号经过静电保护管U58和U59最后信号输出到HDMI视频输出接口CON4，LT9611_I2S_MCLK_C、LT9611_I2S_DATA、LT9611_I2S_LRCLK_C、LT9611_I2S_SCLK_C 4路I2S信号，经过MIPI转HDMI芯片U73，将音频信号集成到HDMI中。

所述主芯片即为处理器(芯片Hi3559A)，主芯片为U13，U13C、U13D为U13的两个组成部分。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

一种用于图像音视频流媒体处理的装置论文和设计

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主设计要求

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设计说明书

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