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SD3403V100核心板/方案可替hi3559A/hi3519A部分功能(支持4路1080p同时输入)

SD3403V100板是针对 AI SoC 媒体处理芯片开发的编解码核心板,用于给客户展示芯片强大的多媒体功能和丰富的外围接口,同时为客户提供基于 SoC 的产品硬件PCBA,将芯片具备的资源完整开放出来,可根据各种使用场景设计相应的底板,模块的设计降低了客户的开发周期和开发成本与风险。
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一、概述

1.1 简介

SD3403V100板是针对 AI SoC 媒体处理芯片开发的编解码核心板,用于给客户展示芯片强大的多媒体功能和丰富的外围接口,同时为客户提供基于 SoC 的产品硬件PCBA,将芯片具备的资源完整开放出来,可根据各种使用场景设计相应的底板,模块的设计降低了客户的开发周期和开发成本与风险。
模块实体图如下:


1.2 硬件资源

1.2.1 Soc 主要特性

1)处理器内核
四核 ARM Cortex A55@1.2GHz
-32KB I-Cache,32KB D-Cache /512KB L3 cache
-支持 Neon 加速,集成 FPU 处理单元
内置 32bit MCU@500MHz
-32KB I-Cache,32KB D-Cache /64KB TCM
2)视频编码
H.264 BP/MP/HP H.265 Main Profile H.264/H.265 编解码最大分辨率为 8192 *8192
H.264/H.265编码支持 I/P 帧
H.264/H.265多码流编码能力:
−3840*2160@60fps + 1280*720@30fps
−7680*4320@15fps
H.264/H.265/MPEG-4 多码流解码能力: 3840*2160@60fps + 1920*1080@60fps
支持最多 8 个区域的编码前 OSD 叠加
支持 CBR/VBR/AVBR/FIXQP/QPMAP 等多种码率控制模式
输出码率最大值 100Mbps
支持 8 个感兴趣区域(ROI)编码
支持 JPEG Baseline 编解码
JPEG 编解码最大分辨率 16384*16384
JPEG 最大性能
−编码:3840*2160@60fps(YUV420)
−解码:3840*2160@75fps(YUV420
3) 智能视频分析
神经网络加速引擎,高达 4Tops INT8
-支持 INT4/FP16
− 支持完整的 API 和工具链,易于客户开发
双核 Vision Q6 DSP
-32K I-Cache /32K D-Cache /32K IRAM/320K DRAM
内置智能计算加速引擎
内置双目深度加速单元
内置矩阵计算加速单元
4) ISP
ISP 支持分时复用处理多路 sensor 输入视频
支持 3A(AE/AWB/AF)功能,3A 的控制用户可调节
支持去固定模式噪声(FPN)
支持坏点校正、镜头阴影校正;
最高支持三帧 WDR 及 Advanced Local Tone Mapping
支持多级 3D 去噪、图像边缘增强、去雾、动态对比度增强等处理功能
支持 3D-LUT 色彩调节
支持镜头畸变校正,支持鱼眼矫正
支持 6-DoF 数字防抖及 Rolling-Shutter 校正
5) 外围接口
H.264 编码可支持最大分辨率为 8192*8640 Pixel
H.265 编码可支持最大分辨率为16384*8640Pixel
最高支持到H264/H.265 7680*4320@30fps 或 H.264/H.265 3840*2160@120fps
最高支持到7680*4320@15fpsJPEG 解码
多个 UART、I2C、SPI、GPIO 接口
2 个 SDIO3.0 接口
−SDIO0 支持 SDXC 卡,最大容量 2TB
−SDIO1 支持对接 wifi 模组
2 个 USB3.0/USB2.0 接口
−USB0仅 Host 接口
−USB1Host/Device 可切换
2-Lane PCIe2.0 高速接口
−支持 RC/EP 模式
−可配置为 2-LanePCIe2.0
−可配置为 1-LanePCIe2.0 + USB3.0
6)视频输入/输出
支持 8-Lane image sensor 串行输入,支持 MIPI/LVDS/Sub-LVDS/HiSPi 多种接口
支持 2*4-Lane 或 4*2-Lane 等多种组合,最高支持 4 路 sensor 串行输入最大分辨率 8192*8192
支持 8/10/12/14 Bit RGB Bayer DC 时序视频输入,时钟频率最高 150MHz
支持 BT.601、BT.656、BT.1120 视频输入接口
支持主流 CMOS 电平热成像传感
支持 HDMI2.0 接口输出
支持 4-Lane Mipi DSI/CSI 接口输出,最高 2.5Gbps/lane
内置模拟标清 CVBS 输出
支持 8/16/24 bit RGB、BT.656、BT.1120 等数字接口
同时支持 2 个独立高清视频输出
−支持任意两种接口非同源输出
−其中一路可支持 PIP(PitureIn Piture)
最大输出能力 3840*2160@60fps +1920*1080@60fps

1.2.2 模块硬件配置

二、硬件介绍

2.1 SD3403V100硬件介绍

2.1.1 结构与接口介绍(T 视图)

(FLIP 视图)
2.1.2 GPIO、总线功能表
详见《HT108CB 模块 PINout 介绍》。
2.1.3 接口原理图

详见《HT108CB 模块 PINout 介绍》或《HT108CB 模块引脚原理图》。

三、背板原理图设计指南

3.1 MAC 接口
支持双网口(RGMII1 为复用),RGMII、RMII 模式,不支持 MII 模式,且信号电压阈为3.3V,连接如下图:
-RGMII 模式下的信号(3.3V 电平)连接示意图
-RMII 模式下的信号(3.3V 电平)连接示意图
3.2音频接口
3.2.1 模拟音频接口设计
SOC 提供1 组双声道音频输入接口 AC_INL/R,1 组双声道输出接口 AC_OUTL/R。AC_INL/R可以复用为一个差分输入接口 AC_INP/N,音频输出接口不支持差分输出。MIC单端输入参考电路如下图所示:
.


MIC差分输入参考电路如下图所示:


注:Audio 模块容易受电源噪声和信号串扰影响,为了有效降低音频底噪,需要根据使用场景做以下处理:
场景一单 MIC
推荐 MIC 输入电路采用差分设计,MIC 可选用普通单端 MIC;
若 MIC 输入电路采用单端设计,则需要按照场景二的方法处理。
场景二双 MIC
MIC 输入电路采用单端设计,这时候建议通过限制输入增益或关闭ADC增益Boost
控制的方式来降低底噪,推荐把输入增益调节到 36db 以下,并关闭ADC增益boost控制;
如果对远距离拾音有要求,则可以打开 ADC 增益 boost 控制,并把输入增益调节到27dB 以下,或适当选用灵敏度更高的 MIC 或选择外置 audio codec。
差分 MIC 接法说明通过配置寄存器 AUDIO_ANA_CTRL_1 中的LINEIN_R_SEL 和 LINEIN_L_SEL 实现差分MIC输入。
3.2.2 I2S 接口设计
支持 1个 I2S 接口,这个 I2S 接口复用在JTAG 上,各应用场景的设计方法如下图。
3.3 sensor 接口设计
模块支持多路 Sensor 输入,Sensor 的配置接口分别包含如下信号:
SENSOR0_RSTN、SENSOR0_CLK、SENSOR0_HS、SENSOR0_VS
SENSOR1_RSTN、SENSOR1_CLK、SENSOR1_HS、SENSOR1_VS
SENSOR2_CLK、SENSOR3_CLK
SPI0/I2C2/I2C3、SPI1/I2C4/I2C5以SENSOR0 接口为例,说明各个信号的用途
SENSOR0_RSTN,能通过配置寄存器输出复位信号,用于 Sensor0 的复位
SENSOR0_CLK,能提供各种主流 Sensor 的工作时钟
SPI0/I2C2 用于 Sensor0 的配置:
− 其中 I2C2_SCL 和 SPI0_SCLK 复用,I2C2_SDA 与 SPI0_SDO 复用。 Sensor 配置接口还支持一种“3 Wire SPIInterface”,它也与 SPI0 复用,用于对接部分的松下Sensor。
SENSOR0_HS和 SENSOR0_VS输出行场同步信号,用于支持“从模式”的 Sensor。
为保证 ESD性能,在 Sensor 板电路设计中,Sensor 复位信号需加入 1NF 对地电容。在对接多个 Sensor 时,推荐以下接法,客户可以互换其中对接的 sensor 的 I2C,根据走线顺序配置软件,如图所示:
-两个相同的 sensor 配置接口接法
-四个相同的 sensor 配置接口接法
3.4 VI 接口设计
VI 可以复用为两种接口:Parallel CMOS 视频输入接口和差分视频输入接口(即 MIPIRX 接口)。
Parallel CMOS视频输入接口支持 RAW Data、BT.1120、BT.656、BT.601 格式的数据。接口频率可达148.5MHz,支持典型热成像时序输入。
−当对接信号是 RAW DATA 时,单板设计时从 VI 低位开始按照顺序连接,例如 12bit RAWDATA 对接 VI 的 D0~D11 位。
−当对接信号是 BT.1120 时,单板设计时 Y 信号按顺序对接 VI 的高 8bit,C 信号按顺序对接 VI 的低 8bit。仅支持内同步,不支持外同步。
−当对接信号是 BT.656 或者 BT.601 时,单板设计时从 VI 低位开始按照顺序连接。
典型热成像 sensor 接法与 MIPI RX 输入方法如下。

-热成像接入方法

-MIPI RX 接入方法

sensor 方案

MIPI_RX0_D0/2

MIPI_RX0_D1/3

MIPI_RX1_D 0/2

MIPI_RX1_D 1/3

4 lane

Sensor0,使用 MIPI_RX0_CK0P/N 采样

-

-

8 lane

Sensor0,使用 MIPI_RX0_CK0P/N 采样

4+4

Sensor0,使用 MIPI_RX0_CK0P/N 采样

Sensor1,使用 MIPI_RX1_CK0P/N 采样

2+2+2+2

Sensor0,使用

MIPI_RX0_CK0P/N 采样

Sensor1,使用

MIPI_RX0_CK1P/N 采样

Sensor2,使用

MIPI_RX1_CK0P/N 采样

Sensor3,使用

MIPI_RX1_CK1P/N 采样

4+2+2

Sensor0 使用 MIPI_RX0_CK0P/N 采样

Sensor2,使用

MIPI_RX1_C K0P/N 采样

Sensor3,使用

MIPI_RX1_C K1P/N 采样

3.5 并行 VO 接口设计
模块并行 VO(video ouput)接口支持 BT.656、BT.1120(仅支持内同步) 和 RGB输出(仅 1.8V),不支持 BT.601。其中 RGB 输出用于对接 RGB 屏,支持 6/8bit 串行 RGB 和 16bit,18bit,24 bit 并行 RGB。
具体参见《MD5555M 模块 PINout 介绍》之 VO 输出场景详细说明。
3.6 HDMI 接口
SOC 内置了一个 HDMI2.0 PHY,最大性能支持 3840*2160@60fps
HDMI接口的防护设计如下:
- HDMI差分信号需串连 3.3 Ω 电阻,靠近 TVS 管放置。并在信号上设计 TVS 管。TVS管靠近 HDMI 连接器放置,建议其 Ipp 不小于 6A, 击穿电压小于 14V,寄生电容小于 0.65pF;
- HDMI I2C 信号需串连 100Ω 电阻(0603 封装),靠近压敏电阻放置。并在信号上设计压敏电阻。压敏电阻靠近 HDMI 连接器放置,建议其 Ipp 不小于 4.5A,寄生电容小于等于 30pF;
3.7 MIPI TX 接口

mipi TX 输出接口应用场景

模式

管脚

1lane

DSI_D0P/NDSI_CKP/N

2lane

DSI_D0P/NDSI_D1P/NDSI_CKP/N

3lane

DSI_D0P/NDSI_D1P/NDSI_D2P/NDSI_CKP/N

4lane

DSI_D0P/NDSI_D1P/NDSI_D2P/NDSI_D3P/N DSI_CKP/

须知:
-当使用MIPI TX 功能时,不能同时使用该接口复用的其他功能。即当管脚应用为MIPI TX时,MIPI TX 接口上复用的 GPIO/PWM/RGB/VO 等功能均不能同时使用。举例:MIPI TX lane0,lane1 配成 MIPI TX 功能,那么 MIPI TX lane2,lane3 只能悬空,不能用做 GPIO/PWM/RGB/VO。
-当 MIPITX 的某个 IO 复用做非普通 GPIO,且需要调节任一IO 的输出驱动能力 时,所有MIPITX IO 仅可同时复用做作输出功能;不可部分复用做输入,部分复用做输出。不调IO 驱动的情况下,不受此约束。 举例:若 DSI_D2P 复用做 PWM1_OUT0_0_P 输出,DSI_D2N复用做 GPIO8_4,且需要调节PWM1_OUT0_0_P 的驱动能力时,此时GPIO8_4 只能做输出功能,不能做输入功能;若 DSI_D2P复用做 GPIO8_5,DSI_D2N复用做 GPIO8_4,且均不需要调节 IO 的驱动能力时,那么GPIO8_5 可作为输出功能,GPIO8_4 可作为输入功能。
3.8 CVBS 接口设计
CVBS输出对地接 75 欧姆电阻,1%精度。
CVBS信号串接 3.3 Ω (0603 封装,串阻不能超过这个值)。
贴 TVS 管,TVS 管靠近连接器放置,Ipp 大于等于 40A,寄生电容小于等于4.5pF;具体参见《MD5555M 模块 PINout 介绍》之 pin 脚处理说明



3.9 SPI 和I2C 接口
模块有4 组SPI 接口,SPI0/1 用于 Sensor 配置。SPI2/3 用于控制外设。
模块有6 组I2C 接口,I2C2~I2C5 用于 Sensor 配置,它们与 SPI0/1 接口复用,sensor 配置 I2C 已在模块板上做了 2K 上拉电阻。
I2C0 用于控制外设,该 IO 类型为 OD,支持 5V tolerance。I2C0 必须设计上拉电阻(阻值建议 2kΩ),上拉电源根据场景需要选择 1.8V、3.3V 或 5V。
I2C1用于对接 HDMI显示器,设计方法与 I2C0 相同。
I2C0和 I2C1 是 OD类型的 IO,用做 GPIO 功能时也必须接上拉电阻,SCL和 SDA 信号的上拉电阻所连接的电源必须相同。
I2C2~I2C5 只能上拉到 1.8V,上拉电阻建议 2kΩ
3.10 SDIO 设计
模块有 2 个 SDIO 接口,其中 SDIO1 与 RGMII1 复用管脚。SDIO0支持对接SDXC 卡,向下兼容 SDHC 卡,支持3.3V/1.8V电平;

SDIO1不能对接SD 卡,接口电平只支持 3.3V;

SDIO0_CARD_POWER_EN 低有效;

3.11 USB2.0、USB3.0 和 PCIE 接口
3.11.1 USB2.0
模块提供 2 个 USB2.0 接口,USB0 仅支持 Host,USB1支持 Host或者 Device,不支持 OTG。
USB2.0 信号上建议预留共模电感位置。
USB 端口防护建议如下:
USB2.0 信号串接 5.1 欧姆电阻。
TVS 管靠近 USB 连接器放置,建议其 Ipp 不小于 4A, 击穿电压小于 14V,寄生电容小于 1.5pF,ESD 器件靠近 USB 接口放置;


3.11.2 USB3.0/PCIE 接口
模块提供 2 个 COMBO PHY 接口,支持 USB3.0、PCIE。USB3.0 向下兼容支持 USB2.0。
端口防护设计建议:USB3.0 信号上需设计相应的 TVS 器件,建议其 Ipp 不小于4A,击穿电压小于 7V,寄生电容小于 0.65pF,ESD 器件靠近 USB 接口放置。
PCIe/USB3.0 复用关系如下:


须知:
USB3_PCIE_TXP/M0、USB3_PCIE_RXP/M0组成port0;
USB3_PCIE_TXP/M1、USB3_PCIE_RXP/M1组成port1;
PCIE X1 模式只能使用 port0
3.12 PWM
SoC 提供 3 组 PWM(SVB_PWMX, PWM0_OUTX_X_X, PWM1_OUTX_X_X。第一个 X 代表这一组的第几路,第二个 X 代表这一路的第几对,第三个 X 代表相位,参考图 1-34)控制器,其中管脚与其他信号复用,详见《MD5555M 模块 PINout 介绍》。
PWM 编号说明示意图

PWM0:这组最多提供 16 路脉冲宽度调制信号输出。举例,PWM0_OUT15_1_P 为 PWM0这一组里面的第 15 路,第 1 对,相位为正。PWM0_OUT15_1_N 为 PWM0 这一组里面的第 15 路,第 1 对,相位为负。在 PWM0 中,其中 PWM0_OUT15 支持三对互补信号输出, 即互为反相位输出,P/N 为互补信号。即 PWM0_OUT15_0_P/N,

PWM0_OUT15_1_P/N, PWM0_OUT15_2_P/N。中间对齐时输出波形如图:

PWM1:这组最多提供 16 路脉冲宽度调制信号输出。举例,PWM1_OUT1_1_P 为 PWM1这一组里面的第 1 路,第 1 对,相位为正。PWM1_OUT1_1_N 为 PWM1 这一组里面的第 1 路,第 1 对,相位为负。其中 PWM1_OUT0/PWM1_OUT1 这两路各支持三对互补信号输出,PWM1_OUT0 三组互补信号为: PWM1_OUT0_0_P/N,PWM1_OUT0_1_P/N,PWM0_OUT0_2_P/N)。PWM1_OUT1 三组互补信号:PWM1_OUT1_0_P/N,PWM1_OUT1_1_P/N,PWM0_OUT1_2_P/N)。相位互补的 PWM 的相位一直反向。相同路里,相位互补的三对PWM 共用同一个脉冲周期,每对的占空比可分别配置。