基于RK3588的8K智能摄像机方案设计_应用rk3588的产品

作者：小桥流水78 | 2024-07-17 20:03:51

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应用rk3588的产品

设计了一款基于石墨烯散热的8 K智能摄像头，主控采用瑞芯微RK3588，传感器采用索尼IMX435，通过HDMI2.1将传感器采集到的图像发送到8 K显示器，实现端到端的8 K呈现，为了确保摄像头性能稳定，本设计采用石墨烯散热。

0 引言

随着 4 K 电视（分辨率： 3 840 × 2 160 ,约 800 万像素）的普及,和人们对画质的极限追求,8 K 电视（分辨率：7 680 × 4 320 ,约 3 300 万像素）已成为研究热点。为了适应电视的需求,本文设计了一款基于石墨烯散热的 8 K 智能摄像头,相对于 4 K 摄像头,摄像头的色彩饱和度、层次感均有大幅的提升。由于摄像头体积小、芯片发热量大,对散热要求极高,因此本文采用散热效果较好的石墨烯材料对产品散热。本文开发基于石墨烯散热的 8 K 智能摄像头画质效果好,性能稳定,散热效果好,具有极好的应用和发展前景。本文重点介绍摄像头硬件主要电路开发和石墨烯散热设计方案。

1 硬件设计

智能摄像头主控采用瑞芯微 RK3588 ,传感器采用索尼 IMX435 ,散热使用石墨烯。传感器 IMX435 将采集的图像信息通过 MIPI 信号传送到主控 RK3588 ,主控对接收到的图像进行编解码后通过 HDMI2 . 1 发送到电视,电视显示实时图像信息,从而实现摄像头到电视 8 K 极高清呈现。 8 K 智能摄像头信号流图如下：

1.1 RK 3588 介绍

RV3588 采用第四代编解码技术, 内部晶体管高达 60 亿, NPU 算力 6 TOPs ,采用八核

（ 4 × Cortex - A76 + 4 × Cortex - A55 ） 64 位大小核架构, 主频支持 2 . 4 GHz 和 1 . 8 GHz ,性能和功耗完美结合。 RK3588 采用瑞芯微第三代影像视觉处理技术,内部集成了 8KISP ,支持多摄像头接入、宽动态对比度增强、 3D 降噪畸变矫正等技术。芯片内置丰富的高速接口如： USB3. 1 、 USB2 . 0 、 PCIe3 . 0 、 PCIe2 . 0 、、 TYPE - C 等, 易于扩展,系统支持 Android 、 Linux OS 。

1.2 IMX 435 介绍

索尼 IMX435 最高支持 8 K @ 60 , 性价比较高的节能型 CMOS 传感器,自然转换增益技术可以使 IMX435 在黑暗中 SNR 更高, 芯片还支持 ISO50 、 ISO200 、 ISO800、 ISO12800 、 ISO102400 、 ISO1638 . 4 K 等 6 个原生感光度设定。

1.3 石墨烯散热

石墨烯是一种未来革命性的材料,具有极好的热传导性能,用在芯片散热上散热效果极佳,大大提升芯片的稳定性。石墨烯是目前导热系数最高的碳材料,导热系数高达 5 300 W / mK 。

1.4 硬件设计

智能摄像头硬件电路主要包括主控电路、传感器电路、电源电路、时钟复位电路等。硬件电路如图 2 ：

其中,整个系统通过 5 V / 2 A 电源适配器供电,复位和时钟电路能保证系统正常工作,DDR 是随机存储器, Flash 是用来存储程序的。智能摄像头通过传感器索尼 IMX435 采集图像信息,通过 MIPI 信号把采集的图像信息传输到主控 RK3588 ,主控对收到的图像信息进行编解码,然后通过 HDMI2 . 1 接口发送图像到 8K 电视上, 从而实现端到端的 8 K 呈现。为了使主控芯片、传感器芯片和系统稳定,本设计使用石墨烯对芯片散热,完美的解决了芯片散热问题。

RV3588 芯片 24 MHz 晶振和内部反馈电路共同构成了系统的时钟电路,芯片的 nPOR 引脚低电平有效,用来实现芯片复位,复位时间大于 4 µs 可以保证芯片稳定工作。芯片有两个 PLL 的电源,分别是 PLL _ AVDD_ 0V8 和 PLL _ AVDD _ 1V8 ,电源去耦电容设计上必须靠近管脚的位置摆放,为防止干扰 PLL 必须单独供电。芯片 CPU 电源的核电压是 0V8 ,电源芯片 LDO 供电能力大于 1A5 , PCB 布局时,电容必须靠近芯片引脚, 否则系统会不稳定。芯片 Logic 和 NPU 电源的核电压是 0V8,电源芯片 LDO 供电能力大于 2 A , PCB 布局时,电容必须靠近芯片引脚,否则系统会不稳定。LPDDR4 电

压值是 1 . 1 V , DDR 颗粒的电源必须要采用同一电源网络,电容靠近芯片放置,VCC _ DDR 通过分压电阻产生 Vref_ CA 电压,分压电阻精度要求使用 1 % 的精密电阻。晶振的 XIN 、 XOUT 信号在 PCB 设计时走线全程做包地处理,并保证这些信号有完整的参考地, 晶体电路下方不能电源线或有高速信号穿过,并且不超过两个过孔,晶振靠近主控放置。DDR 组内的不同信号线之间和组间两相邻信号线均要保持“3 W”原则, CLKP、 CLKN 差分对线长误差小于 5 mil , DQS 、 DM 和 DATA 的线长误差小于 10 mil , DQSnP 、 DQSnM 差分对线长误差小于 5 mil 。 FLASH 保持信号参考平面完整避免信号走线穿越电源分割区域,相邻信号走线间距保持“3 W”原则。传感器 MIPI 差分信号并保持 GND 参考平面完整, 差分对等长且小于 5 mil ,差分对的 PCB 走线控制差分阻抗 100 Ω ± 10 %,控制器电源的去耦电容请靠近管脚放置,差分对与其他信号的间距遵循 3 W 原则。

4 结束语

本文设计了一款基于石墨烯散热的 8 K 智能摄像头, 通 HDMI2 . 1 接口直连电视,给用户 8 K 端到端极高清的完美呈现。为了确保摄像头性能稳定,本设计采用石墨烯对芯片散热。

信迈提供RK3588视觉方案。

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