基于Hi3516D的低功耗图像采集系统的设计
2021年电子技术应用第7期
甄国涌，曹 飞，陈建军，贾兴中
中北大学 电子测试技术国家重点实验室，山西 太原030051
摘要： 在分析日益小型化、集成化的航天图像设备功耗紧张的基础上，设计了以国产视频处理芯片Hi3516D为核心的接口方案，使设备能应用该接口实现低功耗图像采集传输功能。具体分析了低功耗器件选型、电源功耗硬件适配、动态调压硬件电路及数据收发流程；给出了动态调压硬件电路参数计算、低功耗模块软件设计流程及uboot寄存器、内核模块的信息配置；测试了不同分辨率下的图像质量以及功耗情况。经设计分析及测试验证，该接口工作在3 Mb/s码率以内时，整机功耗不超2.5 W，且优化降低功耗8%～16%，图像质量PSNR优于36 dB，接口性能满足设计要求。
中图分类号： TP274
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.201134
中文引用格式： 甄国涌，曹飞，陈建军，等. 基于Hi3516D的低功耗图像采集系统的设计[J].电子技术应用，2021，47(7)：102-105.
英文引用格式： Zhen Guoyong，Cao Fei，Chen Jianjun，et al. Design of low power image acquisition system based on Hi3516D[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(7)：102-105.
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.201134
中文引用格式： 甄国涌，曹飞，陈建军，等. 基于Hi3516D的低功耗图像采集系统的设计[J].电子技术应用，2021，47(7)：102-105.
英文引用格式： Zhen Guoyong，Cao Fei，Chen Jianjun，et al. Design of low power image acquisition system based on Hi3516D[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(7)：102-105.
Design of low power image acquisition system based on Hi3516D
Zhen Guoyong，Cao Fei，Chen Jianjun，Jia Xingzhong
Science and Technology on Electronic Test and Measurement Laboratory，North University of China，Taiyuan 030051，China
Abstract： Based on the analysis of the shortage of power consumption of the increasingly miniaturized and integrated space image equipment, this paper designs an interface scheme based on the domestic video processing chip Hi3516D. So that the equipment can use this interface to realize the function of low-power image acquisition and transmission. The selection of low-power devices, power consumption hardware adaptation, dynamic voltage regulation hardware circuit and data transceiver flow are analyzed in detail; the calculation of dynamic voltage regulation hardware circuit parameters, the software design flow of low-power module and the information configuration of uboot register and kernel module are given; the image quality and power consumption under different resolutions are tested. After design analysis and test verification, when the interface works within 3 Mb/s bit rate, the power consumption of the whole machine is less than 2.5 W, and the power consumption is reduced by 8%～16%, the image quality PSNR is better than 36 dB, and the interface performance meets the design requirements.
Key words : Hi3516D；AR0230CS；MP2122；adaptive voltage scaling(AVS)；image acquisition
0 引言
随着电子产业的快速发展以及航空航天实验条件的不断严苛，搭载设备的小型化、集成化也在不断提升要求。图像数据作为直观的数据来源，扮演了越来越重要的数据支撑角色。对于航空航天设备，一般都具有空间受限、能耗珍贵、带宽有限的特点[1-2]，所以搭载的图像采集系统必须要在保证图像质量的前提下，尽量降低功耗，期望可以长时间工作，并尽量降低码率，期望可以节省存储空间、降低带宽使用率。例如某遥测设备，遥测带宽一般为2 Mb/s~5 Mb/s，工作时长可能长达数小时，需要实时获取设备运行状况图像[3-4]，对于大部分的可行方案，有些采用普通ARM处理器架构可以做到实时传输，但是图像分辨率较低；有些采用FPGA采集、Flash存储、DDR读取设计框架，可以做到高分辨率[5-6]，但是实时性和码率要求不达标。
基于以上实际需求，采用国产化海思主控芯片Hi3516D，设计了一种低功耗、低码率、高质量的图像采集系统。
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作者信息：
甄国涌，曹 飞，陈建军，贾兴中
(中北大学 电子测试技术国家重点实验室，山西 太原030051)
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