7常用集成电路介绍（二）-安防视频监控系统芯片应用教学课件

第3章

常用集成电路介绍（二）安防视频监控系统芯片应用电子类专业课程2学时/90分钟目录1教学目标2教学重难点3课程导入：监控摄像头的"大脑"4核心知识点1：安防主控芯片5核心知识点2：周边存储与接口芯片6系统架构案例分析7课程总结与作业布置一、教学目标知识目标了解安防系统基本构成及芯片类型掌握CCD与CIS传感器区别熟悉ISP芯片作用及处理流程了解IPC/NVR/DVR主控芯片特点掌握SDRAM、Flash存储芯片特性能力目标能识别常见芯片型号及封装能根据场景选择存储器类型能识读SDRAM、Flash引脚排列能区分晶振的作用素养目标增强科技报国使命感培养工程思维和系统观念树立终身学习理念二、教学重难点教学重点IPC主控芯片（图像传感器+ISP）的功能与工作流程NVR与DVR主控芯片的区别NORFlash与NANDFlash的特性对比SDRAM在图像处理中的作用教学难点ISP芯片的图像处理算法对画质的影响NANDFlash坏块管理、均衡读写机制BGA封装SDRAM的引脚排列识读1.导入新课：监控摄像头的"大脑"安防摄像头与NVR内部芯片结构示意【思考问题】1光信号是如何变成数字视频信号的？2摄像头里有哪些核心芯片在协同工作？3为什么海思芯片在安防行业占据主导地位？【引出主题】拆解安防视频监控系统的芯片构成，了解从图像采集到编码存储的全流程芯片应用。2.知识讲解：安防系统芯片构成层级核心设备核心芯片类型前端采集层

IPC网络摄像机图像传感器ISPIPC主控SoC存储芯片传输层

交换机/路由器交换芯片PHY芯片后端存储层

NVR/DVR录像机NVR/DVR主控SoC硬盘接口芯片显示层

显示器/拼接屏解码芯片显示驱动芯片国产化现状——安防芯片领域国产替代率已超过90%。3.主控芯片讲解：图像传感器CCD与CIS传感器结构对比【核心功能】将光信号转换为电信号，是视频监控的"眼睛"。【类型对比表】比较维度CCDCIS(CMOS)图像质量高质量略低质量功耗高功耗低功耗(约1/10)成本高成本低成本集成度低集成度（需外接ISP）高集成度应用场景高端相机消费电子/安防监控(主流)【技术趋势】背照式、堆栈式CIS技术提升低光成像质量。3.主控芯片讲解：ISP图像信号处理器ISP处理前后效果对比核心功能对原始数据进行处理，提升图像质量，是监控画质的"化妆师"。核心处理流程1.3A算法：

自动曝光(AE)、自动白平衡(AWB)、自动对焦(AF)2.图像增强：

去噪、锐化、坏点校正3.特殊功能：

强光抑制、宽动态(WDR)、透雾、红外夜视4.编码预处理：

为H.264/H.265编码优化数据集成趋势：主流IPC主控SoC已内置ISP。Hi3516DV300ARMCortex-A7ISPH.265/H.264NNIEDDRControllerPeripheralI/OHi3516DV300芯片实物与框图典型代表海思Hi3516DV300核心集成模块ARMCortex-A7处理器高性能ISP模块H.265/H.264视频编码器NNIE神经网络引擎（支持AI分析）应用场景200万~500万像素智能网络摄像机（人脸识别、周界防范）封装信息封装类型TFBGA引脚数量367引脚引脚间距0.65mm3.主控芯片讲解：IPC主控SoC3.主控芯片讲解：NVR/DVR主控SoCNVR主控代表型号海思Hi3536DV100功能接收网络视频流，解码、存储、预览、回放性能32路1080P解码，4K输出，支持RAID场景中大型安防监控中心DVR主控代表型号海思Hi3520DV500功能接收模拟BNC信号，模数转换、编码存储性能16路AHD/CVI/TVI模拟高清输入场景老旧模拟系统改造对比项目NVR主控DVR主控信号类型网络数字信号模拟同轴信号适用场景新建网络系统老旧系统改造4.周边芯片讲解：SDRAM动态存储器DDR3SDRAM芯片FBGA96封装·引脚分布图【核心功能】系统运行时的临时数据缓存，图像处理的"工作台"。•视频解码/编码时的帧缓存•操作系统运行内存【典型参数】类型：

DDR3/DDR4容量：

1Gbit/2Gbit/4Gbit/8Gbit封装：

FBGA96【容量选择建议】普通IPC256MB~512MB智能IPC/8路NVR1GB~2GB32路以上NVR4GB及以上4.周边芯片讲解：Flash存储器NOR与NANDFlash结构对比示意图分类对比表维度NORFlashNANDFlash读/写/擦除速度读快写慢读快写快随机访问支持XIP不支持XIP容量小容量(1-256MB)大容量(128MB-1TB)成本高成本低成本可靠性高可靠需ECC管理典型应用存储启动程序/固件存储录像/大数据代表型号GD25Q256GD5F4GQ6类型演进SLC单层单元MLC双层单元TLC三层单元QLC四层单元容量↑成本↓寿命↓4.周边芯片讲解：接口与保护芯片芯片功能一览表芯片类型典型型号核心功能应用场景通道扩展复用PI3L500千兆以太网信号切换IPC双网口设计USB接口保护TPS255XX过流、过压、静电保护USB接口防短路PHY芯片RTL8211F以太网物理层收发网络数据数模转换电源管理MP2359电压转换、电源时序芯片供电晶振25MHz无源/有源提供稳定时钟系统工作的"心跳"5.案例分析：智能IPC系统架构图1智能IPC系统架构框图系统芯片构成清单1图像输入：

CIS图像传感器2核心处理：

Hi3516主控SoC

（集成ISP、编码器、AI引擎）3内存：

256MBDDR3SDRAM

（运行/帧缓存）4存储：

32MBNORFlash

（固件）+

512MBNANDFlash

（配置/录像）5接口：

RTL8211F

PHY芯片+

TPS2553

USB保护芯片6时钟：

25MHz

无源晶振+

32.768kHz

RTC晶振【分组讨论】认领芯片角色，讨论重要性及故障现象。6.课程总结与作业布置课程总结1系统层级：前端采集、传输、后端存储、显示四大层级协同工作。2核心芯片：图像传感器、ISP、IPC/NVRSoC是系统核心。3存储选型：SDRAM（临时）、NORFlash（程序）、NANDFla