基于Hi3531的医用高清录像机硬件设计

发布时间：2020-06-22 06:51

【摘要】：医用录像机作为微创手术设备系统的重要组成部分,目前正广泛地应用于外科手术中。然而,国内的医用录像机产品大都被国外大厂所垄断,价格高昂且只具备基本的录像存储等功能,无法满足目前对医用录像机高清化、网络化、智能人机交互等功能需求。本文在研究分析国内外医用录像机功能及技术实现方案的基础上,基于Hi3531芯片设计开发了一套具备全高清视频录制、存储、播放、网络传输、智能人机交互等功能的医用高清录像机硬件系统。首先分析了当前医用录像机的功能需求,定义了医用高清录像机的硬件规格及设计指标,然后进行了硬件总体方案的设计,接着分别设计了主板和接口板的电路,包括Hi3531最小系统电路、SATA接口电路、USB接口电路、以太网接口电路、音频接口电路、DVI和SDI接口电路、STM32控制系统电路及电源电路。其次,分别进行了 6层主板和4层接口板的PCB叠层设计、布局设计、采用高速信号布线方法进行了主板和接口板中的高速信号的布线设计、采用约束驱动布局布线技术进行了 DDR3的布线设计、采用数模混合信号布线的工程方法进行了音频模块电路的布线设计、采用电源完整性设计的工程方法进行了电源与地的布线设计,给出了 PCB设计成果。最后结合软件程序对硬件系统做了调试,并进行了全部功能测试、电压及纹波测试、功耗测试、关键时钟信号测试和EMC测试等硬件性能测试。测试结果表明:本文设计开发的医用高清录像机硬件系统各电源电压误差在±10%以内,系统最大功耗42W,静电防护等级达到±8KV(接触放电)、±15KV(空气放电)要求,通过了电磁兼容性认证测试,系统运行稳定可靠,各项设计指标均已实现。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH777
【图文】：

处理器,主要特性,芯片,逻辑框图

用ＴＯＥ网络加速模块，更符合本课题对核心功能处理的需求，因此，本课题方案采用逡逑Ｈｉ３５３１芯片为核心处理器。逡逑Ｈｉ３５３１芯片架构如图２．２所示［２］。主要由处理器子系统、图像处理子系统、编解码逡逑子系统和众多外设接口等组成。逡逑ＡＲＭ邋Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ逦Ｉｍａｇｅ邋Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ逦逡逑ＨＤＭｆ／逡逑逦邋Ａ９邋ｄｕａｌ邋ｃｏｒｅ（＃}0ｈｚ逦１ＶＳ邋ＥＮＧＩＮＥ邋ＶＧＡ／逡逑＜？邋ＤＤＲＣ＊２邋Ｋ逦逦３２ＫＢ／３２ＫＢＬ１邋Ｃａｃｈｅ逦ＣＶＢＳ／逡逑２５６ＫＢ邋Ｃａｃｈｅ逦逦ｎ邋ｍｉ邋２０逡逑＿蠢睡缝替，－灥幽—逡逑ｒ——ｒｒ＾—１邋逦逦邋８Ｊ１１２ＣＭ：！｜逡逑Ｌ逦１１逡逑Ｆｌａｓｈ邋ｌ／Ｆ邋邋■■４逦逦＾＾逦逡逑逦邋ＡＭＢＡ３．０邋ＢＵＳ逡逑１逦１邋Ｉ邋１２Ｃ逦卜－－＞逦ｉ

原理图,时钟电路,主板

３．１主板原理图设计逡逑３．１．１主板方案设计逡逑依据总体设计方案中的主板功能需求，设计主板的功能框图如图３．１所示。主板以逡逑Ｈｉ３５３１芯片为核心，各模块功能如下：逡逑ＩＮａｎｄ逦ＳＡＴＡ逡逑ＤＤＲ３Ｘ２逦ＤＤＲ３Ｘ２逦Ｆｌａｓｈ逦ＨＤＤ逡逑逦？？邋邋邋＾￣＾逦￣＾邋￣逡逑Ｘ２逡逑＜ｙ逦逦ｉｚ．逦ｖ逦邋ｊ逦逡逑＝—＾邋ＨＤＭＩ邋ＯＵＴ逡逑ＢＴ１１２０邋Ｘ３邋Ｋ逦＝0邋ＶＧＡ邋ＯＵＴ逡逑Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ逦＼／逦Ｈ１３５３１逦逦逡逑：逦Ａｕｄｉｏ邋ＯＵＴ逡逑＾逦Ａｕｄｉｏ邋ＩＮ逡逑￣￣＾逦２＾逦ＺＳ－Ｚｘ逡逑ｓＬ逦．．．．．．Ｓ７－．．．丨』．Ｘ２邋Ｘ２邋１１逡逑ＪＴＡＧ邋ＲＴＣ邋ＵＡ邋叮逦逦＾逡逑——————逦ＲＴＬ８２１１ＥＧ邋＝逡逑Ｉ逦“逦ＬＣＤ逡逑ＵＳＢ２．０逦ＲＪ４５逡逑图３．１医用高清录像机主板功能框图逡逑最小系统：这里最小系统是指运行嵌入式Ｌｉｎｕｘ系统的最小硬件系统。主要由ＣＰＵ逡逑（Ｈｉ３５３１）、存储系统（ＤＤＲ３、ＮＡＮＤＦｌａｓｈ）、时钟、调试接口、电源等组成；逡逑视频输入：接口板传过来的三路视频信号通过ＢＴ１１２０接口进入Ｈｉ３５３１芯片；逡逑视频存储：Ｈｉ３５３１将接收到的视频进行压缩编码，然后通过ＳＡＴＡ接口存储至硬盘。逡逑１３逡逑

【参考文献】