支持H.264高清編解碼器的片上系統MG3500
針對消費類和工業H.264編碼器要求,即使在有限存儲容量或有限寬帶的情況,必須提供最佳的視頻質量。因此,這里給出一種支持H.264高清編碼器的片上系統MG3500應用設計,非常通用于高清視頻編解碼器的相關應用。
2 MG3500 SoC簡介
MG3500 SoC(System-on-chip)是Mobilygen公司推出的H.264高清編解碼器片上系統,其內部集成有嵌入式ARM9處理器、NAND/NOR閃存、SD/SDIO/MMC/CE-ATA接口、10/100/千兆以太網的MAC和USB2.0 OTG端口,以及基于可靠的互聯網的AES/SHA加密算法、UART、JTAG、串行控制和通用I/O。240 MHz ARM9處理器包含DSP擴展和各16 KB的指令高速緩存、數據緩存和暫存存儲器。
MG3500 SoC支持H.264的基本檔次、主要檔次和高達4.1級的高畫質。在主要檔次和高畫質中的宏模塊自適應場/幀(MBAFF)編碼允許隔行素材每比特最高質量。它還支持集成電路設備(IDE)和緊湊式閃存(Compact Flash)。
2.1 MG3500 SoC主要特性
(1)高清H.264編解碼器 雙碼流高清/標清H.264編解碼器,支持H.264的基本檔次、主要檔次和高畫質,H.264編解碼分辨率高達1 920×1 080 i,可編程的分辨率和幀頻,多碼流標清編解碼,視頻比特率范圍:64 Kb/s~62.5 Mb/s,宏模塊自適應場/幀(MBAFF)。
(2)MPEG-2解碼器 高清/標清解碼器實時將高清MPEG-2碼流轉換為H.264格式,多碼流標清MPEG-2解碼。
(3)JPEG/MJPEG編解碼器JPEG編解碼器,高清/標清MJPEG,支持可交換圖像文件格式(EXIF)。
(4)音頻編解碼器 高保真雙通道AAC-LC編解碼器,MP2格式編解碼器,MP1和MP3格式解碼器,杜比數碼(Dolbv Digital)5.1聲道解碼,G.711編解碼器,可調的比特率和采樣頻率,支持編解碼器的擴展,1路SONY/PHILIPS家用數字音頻輸出接口(S/PDIF)或2路I2S音頻I/O端口。
(5)視頻輸入處理器(VIP) 可調的視頻直接輸入,2個ITU-R BT.1120并行接口,4個ITU.R BT.656并行接口,2個先進的視頻輸入處理器,支持數字圖像穩定功能,支持平滑數碼變焦。
(6)視頻輸出處理器(VOP)可以支持ITU-R BT.1120或ITU-R BT.656的高清/標清輸出,多碼流解碼支持畫中畫和多路混合視頻輸出,18位或8位RGB格式LCD接口,高質量的視頻壓縮輸出,2個帶α混合和游標的覆蓋圖層,生成可選擇的外部同步信號。
(7)內置有ARM926-EJ處理器 240 MHz通用處理器,16 KB數據高速緩沖存儲器,16 KB的指令高速緩沖存儲器,16 KB暫存存儲器。
(8)系統連通性 1個10/100/千兆以太網的MAC,1個USB2.0 OTG端口,高速比特流I/O端口,AES/SHA加密。
(9)外圍設備接口 支持SD/SDIO/MMC/CE-ATA接口,支持IDE和Compact Flash
(10)通用接口 2個SPI或兩總線串行通信接口,3個UART接口,3個脈沖寬度調節器,8路專用GPIO。可擴展到72路GPIO。
(11)系統 內核電壓為1.0 V±10%,SDRAM的電壓為1.8 V±10%,I/O端口電壓為1.8 V,2.5 V,3.3 V±10%,單晶驅動音/視頻鎖相環。
(12)功耗(MG3500+SDRAM) H.264高清30fps+AAC編碼750 mW。
2.2 MG3500 SoC的接口
圖1所示為MG3500 SoC的功能結構框圖。MG3500 SoC內2個視頻輸入處理器(VIP)、1個視頻輸出處理器(VOP)、1個視頻多媒體引擎(MME)和1個音頻多媒體引擎。兩個相同的VIP都可進行高品質視頻縮放、色度和伽瑪調整、濾波以及提取視頻分析的操作,都可處理兩路獨立的視頻輸入,分辨率最大可達1 920×1 080 i;VOP支持高品質的視頻壓縮輸出,2個圖形內存區,1個硬件游標,支持色度和伽瑪調整并能輸出全電視信號,每一個圖形內存區為1~32位:視頻MME是一個專有精簡指令集計算機(RISC),用于單周期上下文切換和低功耗的優化,控制VIP、VOP和視頻內核。
2.2.1 視頻接口
兩路8位視頻輸入接口支持獨立的ITU-R BT.656輸入,每路視頻輸入支持獨立的時鐘和同步信號。支持標清輸入,將時鐘頻率設置100 MHz以上也可支持包括來自高清傳感器的8位視頻信號在內的非標準視頻信號。兩路8位的視頻輸入接口還可組合成一路16位的ITU-R BT 1120高清輸入接口。MG3500 SoC支持的工作模式,如表1所列。
2.2.2 音頻接口
MG3500 SoC的音頻多媒體引擎能使所有的音頻編解碼器有效。音頻接口包括2個I2S輸入和3個I2S輸出。其中一個I2S輸入和音頻時鐘相連,另一個I2S輸入及3個I2S輸出與另一個時鐘相連。其中一個音頻輸出口還可用于產生S/PDIF兼容音頻。
2.2.3 以太網口、USB接口及SD/MMC接口
MG3500 SoC的以太網媒體存取控制器(MAC)通過一個媒體獨立接口(MII)、精簡的獨立媒體接口(RMII)或吉比特媒體獨立接口(GMII)來支持10/100/千兆以太網,MG3500SoC還可以直接接到支持RevMII接口的以太網交換機。USB接口支持高速USB 2.0 OTG,可以做主設備或從設備。SD/MMC接口用來支持SD/SDIO/MMC/CE-ATA設備。這種4位的接口時鐘頻率可達50 MHz。
2.2.4 HOST接口
MG3500 SoC可工作在主從兩種模式下。當MG3500 SoC工作在主模式時,HOST接口的信號線用于連接NOR Flash,NAND Flash,COMPACT Flash,IDE以及他外部設備。串口及其他I/O端口。MG3500 SoC含有用于通信的多個異步收發傳輸器接端口(UART),用于控制的脈沖寬度調節器(PWM),用于外設控制的兩總線串行通信接口(TWI)及串行外設端口(SPI)。MG3500 SoC的8個專用通用I/O口(GPIO)以及復用的其他64個GPIO可用于系統控制。這些復用的GPIO引腳有許多不同的用途,只有當不使用該引腳的主要功能時方可使用GPIO功能。
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