MP5610图像处理开发板用户手册

一、开发板简介

MP5610开发板搭载主控Altera FPGA芯片 CycloneⅤ 5CGXFC5C6F27C7N、海思HI3536V100、两片镁光DDR3芯片MT41J128M16JT-125、四片海力士DDR3芯片H5TQ4G63CFR-RDC、电源管理芯片TPS51100DGQ、TPS54284PWP、SDI输入芯片LMH0344、HDMI输入芯片ADV7610、HDMI输出芯片ADV7513、D/A转换芯片ADV7123、PHY芯片AR8031、USB芯片FT602Q等，是具有多种视频输入接口、多种视频输出接口、具备H.264视频流解码和USB3.0视频信号输出功能的FPGA开发板。开发板输入端具有CVBS视频输入接口、HDMI视频输入接口、3G-SDI视频输入接口以及带H.264视频流解码功能的千兆以太网视频输入接口，输出端具备HDMI高清数字信号视频输出接口、VGA模拟信号视频输出接口、USB3.0视频信号输出接口和千兆以太网同学接口。

开发板成品图如下图1所示

通过上图，我们可以看到，我们这个开发板上所有的接口。

1. FPGA

Altera FPGA芯片 CycloneⅤGX 5CGXFC5C6F27C7N。

2. DDR3

FPGA芯片连接有两片大容量的2048M字节（共2GB）的镁光DDR3-1600高速SDRAM，作为FPGA的数据存储、图像分析缓存、数据处理缓存。海思芯片连接有4片大容量的4096M字节（共16GB）的海力士DDR3高速SDRAM。

3. HDMI

低功耗、165Mhz HDMI接收芯片ADV7610和165Mhz高性能HDMI发送芯片ADV7513。

4. 视频解码器单芯片数字视频解码器TVP5146。支持RGB和YPbPr信号的模数转换，支持NTSC、PAL和SECAM复合等的A/D转换和解码。

1. 千兆以太网接口

与FPGA相连的千兆以太网芯片为AR8031，与海思芯片相连的千兆以太网芯片为RTL8211。

2. VGA接口

采用数模转换芯片ADV7123。330MSPS吞吐率、三倍10bit高速视频数模转换器。

3. USB3.0

USB视频类桥芯片FT602，支持USB3.1 GEN 1超级速度（5Gbps）/USB 2.0高速（480Mbps），支持USB传输类型：控制/批量/中断，支持多达四个视频输入通道。内置16KB FIFO数据缓冲RAM和IIC主接口，用于视频设备配置。

4. 海思芯片

海思译码处理器HI3536。包括用于运行外围驱动程序和应用程的主控处理器内核ARM Cortex A17 quad-core@maximum 1.4Ghz、用于相关视频模块控制的处理器内核ARM Cortex A7 single-core@maximum 900MHz。

二、 FPGA芯片

开发板使用的是Altera 的CycloneⅤGX芯片，芯片型号为5CGXFC5C6F27C7N。逻辑元件数量77000LE，数据速率3.125Gb/s，最大工作频率800MHz。此型号为FBGA-672封装，输入输出端共336个。

CycloneⅤGX FPGA芯片实物图

CycloneⅤGX 5CGXFC5C6F27C7N的主要参数表：

三、DDR3 SDRAM

MP5610发板上配有6片DDR3芯片。

其中两片镁光的DDR3 SDRAM芯片型号为MT41J128M16，存储容量为16Meg*16*8Banks（2Gb），具体参数如下表：

开发板中所在位置：

片海力士的DDR3 SDRAM芯片型号为H5TQ4G63CFR，是一个4294967296bit CMOS双倍数据速率的同步DRAM，非常适合需要大内存密度和高带宽的主存储器应用，数据路径内部流水线化，8位预取，带宽非常高。具体参数如下表：

开发板中所在位置：

DDR3引脚分配详见MP5610引脚配置表。

四、HDMI

HDMI接收采用ADV7610芯片，工作温度范围是-40℃~+85℃，是一款高质量的单输入的HDMI接收器，支持HDMI规范中定义的所有的强制性3D TV。支持8位UXGA 60hz的格式，集成了CDC特性的CEC控制器。同时，ADV7610有一个四通道立体声音频输出端口，用于从HDMI流中提取音频数据，HDMI接收器有一个先进的静音控制器，防止可听的外部噪音在音频中输出。包含一个主组件处理器（CP），处理来自HDMI接收器的视频信号，提供了对比度、亮度、饱和度调整、STDI检测块和同步对齐控制。采用先进的CMOS工艺制作，尺寸为6mm*6mm，封装采用76ball CSP_BGA，通过无铅认证。

下面为实物图：

HDMI发送采用ADV7513，它是一种165MHz、高清多媒体接口发送机，是DVD播放器/录音机、数字机顶盒、a/v接收器、游戏机和pc的理想选择。包含一个兼容HDMI v1.4/DVI v1.0的发射机，支持所有的HDTV格式。ADV7513支持HDMI v1.4特有的功能，包括3D视频。ADV7513还支持x.v.Color，高比特率（HBR）音频，和可编程辅助视频信息（AVI）信息帧功能。ADV7513允许安全传输由HDCP v1.4协议指定的受保护的内容。

实物图如下：

HDMI输入输出引脚配置详见MP5610引脚配置表。

五、视频解码器

MP5610开发板具备视频流解码的功能，该功能由TVP5146数字视频解码芯片实现。TVP5146解码器支持RGB和YPbPr组件信号的模数转换，支持NTSC、PAL、SECAM复合和S-video组件YCbCr的A/D转换和解码。该芯片内部主要模块包括：弱噪声的鲁棒同步检测以及录像机技巧模式、增益控制、亮度处理器、彩色信号处理器、组件的处理器、时钟/定时处理器和电源控制、软件控制节电待机模式、输出格式化程序、IIC主机端口接口、VBI数据处理器。

实物图如下：

TVP5610引脚配置详见MP5610引脚配置表。

六、千兆以太网

MP5610开发板上有两个千兆以太网通讯接口，一个与FPGA芯片相连，一个与海思芯片相连，可通过网线与PC连接，进行网口通信。

与FPGA相连的AR8031是高通的第四代，单端口，10/100/1000Mbps以太网物理层。它支持与mac的RGMII和SGMII接口。AR8031为广泛的应用提供低功耗、第BOM成本解决方案，包括企业、运营商和家庭网络、SFP模块和介质转换器。AR8031具有以下特点：

（1、 SGMII和RGMII MAC接口支持

2、 高通公司设计的绿色以太网（EDGE）节电技术

3、 光纤支持100 BASE-X和100 BASE-FX故障检测

4、 集成MDI终端电阻器

5、 完全IEEE 802.3az支持

6、 支持高达10k字节的Jumbo帧

7、 具有恢复时钟输出的同步以太网支持

8、 单台3.3V电源）

与海思开发板相连的RTL8211E是Realtek瑞昱推出的一款高集成的网络接收PHY芯片，通过CAT 5 UTP电缆及CAT 3 UTP电缆传输网络数据，该芯片在网络通信中属于物理层，用于MAC与PHY之间的数据通信。主要用于网络接口适配器、网络集线器、网关以及一些嵌入式设备中。RTL8211E的主要功能特性包括：

（1、 满足10/100/1000Base-T IEEE802.3ab标准

2、 支持IEEE 802.3 RGMII接口

3、 支持网络唤醒功能、中断功能

4、 支持交叉检测及自动校正

5、 支持半工、全工操作

6、 1000M通信用CAT 5网线可达到120M

7、 可提供三种网络状态的LED指示

8、 RGMII接口可支持3.3v、2.5v、1.8v、1.5v信号）

开发板的千兆以太网口实物如下图所示：

千兆以太网的管脚分配详见MP5610的管脚配置表。

七、D/A转换芯片

MP5610开发板板载一片ADV7123数模转换芯片连接VGA接口，该芯片是一个单片芯片上的三倍高速数模转换器。它由三个具有互补输出的高速10bit视频dac、一个标准TTL输入接口和一个高阻抗模拟输出电流源组成。ADV7123有三个独立的10bit的输入端口。为保证所有组件正常工作，必须提供5v或者3.3v的电源和时钟。有独立的视频控制信号，具有省电模式。采用5V CMOS制备工艺，单片的CMOS结构确保有更大的功能和更低的功耗。

开发板的ADV7123以及VGA接口实物如下图所示：

ADV7123的管脚分配详见MP5610的管脚配置表

八、海思芯片

MP5620开发板板载一枚HI3536，是针对多通道高清或D1 NVR的专业高端Soc。Hi3536提供高性能的a-17处理器、视频解码引擎（支持各种协议最大16*1080p解码）、高性能的视频/图形处理引擎（支持各种复杂的图形处理算法）、双通道高清输出。这些特性使得Hi3536能够提供高质量的图像。此外，Hi3536集成了各种外围接口，以满足客户对功能、特性和图像质量的差异化需求，同时降低BOM成本。

开发板的海思芯片实物如下图所示：

九、时钟管理

MP5610开发板为了准确适配不同用途的时钟频率，板载多个时钟源。通过VCXO27.0000M产生FPGA使用的27MHz时钟，同时经过ICS664-03和SN65LVDS1，转换为148.5MHz的差分时钟信号。由VCXO50.000M产生FPGA使用的50MHz时钟。

时钟的管脚分配详见Clock管脚配置表。

十、JTAG调试口

MP5610开发板板载了一个2.54mm 10PIN的标准JTAG下载调试接口，方便用户配置FPGA以及在线调试，JTAG接口与板卡内电路之间采用芯片隔离，保障FPGA芯片的安全。

开发板JTAG接口实物如下图所示：

十一、复位

MP5620开发板复位信号由按键产生，对应的按键为SW8

开发板的复位按键实物如下图所示：

复位信号的管脚分配详见MP5610管脚配置表。

十二、LED灯

复位信号的管脚分配详见MP5610管脚配置表。

开发板的用户LED实物如下图所示：

用户LED的管脚分配详见MP5610管脚配置表。

十三、按键和开关

MP5610开发板板载8个按键和10个开关。其中6个按键、10个开关可以由用户支配。

开发板的按键和开关实物如下图所示：

按键和开关的管脚分配详见MP5610管脚配置表。

十四、电源

开发板使用12.9 V DC，通过圆孔插座供电

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审核编辑：汤梓红