Qseven-Modul mit Multimedia-Prozessor
Drei HD Video-Streams verarbeiten
Das Qseven-Modul MSC Q7-TI8168 der MSC Vertriebs GmbH integriert einen Multimedia-Prozessor von Texas Instruments mit ARM RISC MPU und digitalem Signalprozessor. Der DSP ist besonders ausgelegt für rechenintensive Image Processing-Aufgabe. Damit eignet sich die Embedded-Plattform für anspruchsvolle Bildanalyse- und Bildverarbeitungsanwendungen, u.a. zur Erkennung von biometrischen Daten wie Iris Scan oder Gesichtserkennung.
Standardisierte Computer-On-Module bieten Anwendern aktuelle, application-ready Prozessortechnologien und haben sich deshalb in der Embedded-Welt fest etabliert. Intel besetzt mit ihrer Atom-Prozessorserie den Low-Power-Bereich auf x86. Gleichzeitig adressiert das Unternehmen seit den vergangenen Monaten mit Core-Prozessoren der dritten Generation mit zwei oder vier Rechenkernen den High-end-Markt für leistungshungrige Anwendungen. Realisiert werden heute diese extrem leistungsfähigen Module im etablierten COM Express-Formfaktor. Doch die Module bieten nicht nur verbesserte Grafik-, Video- und Rechen-Performance: Mit dem Umstieg der Steckerbelegung von Typ 2 auf Typ 6 unterstützt die neue COM Express-Spezifikation bis zu drei digitale Displayschnittstellen und schnelles USB 3.0. Die Verlustleistung solcher Module erweist sich jedoch für passiv gekühlte Systeme als sehr hoch. Die Brücke von x86- zu ARM-basierenden Modulen schlägt der Qseven-Standard. Dieser definiert Module im kompakten Formfaktor von 70x70mm. Mit der Spezifikationsversion 1.20 wird neben unterschiedlichen x86-Prozessoren auch die Strom sparende ARM/RISC-Architektur unterstützt. Damit ist die Grundlage für eine Reihe besonders kompakter Embedded-Modulen mit unterschiedlichen Prozessoren für vielfältige Anwendungen geschaffen.
Signalprozessor für Bildanalyseaufgaben
Weitere Einsatzgebiete eröffnet die Integration eines digitalen Signalprozessors (DSP). DSPs können anspruchsvolle Daten- und Bildanalyseaufgaben in Echtzeit übernehmen und entlasten durch die Übernahme dieser Aufgaben den integrierten ARM-Prozessor deutlich. Der Einsatz von DSPs lohnt sich vor allem in Imaging-Anwendungen, anspruchsvollen Visualisierungs- und Media-Applikationen, z.B. in der industriellen Automatisierung, der Medizin- und Messtechnik, in den Bereichen Transport und Sicherheitstechnik. Als eine der Anwendungen für Computer-On-Module mit hoher Rechenleistung und anspruchsvoller digitaler Signalverarbeitung gelten biometrische Erkennungsmethoden, die in den letzten Jahren einen enormen Aufschwung erlebt haben. Nur der technologische Fortschritt in Bildverarbeitungs- und Bildauswertungstechnologien ermöglicht die schnelle Messungen biologischer Charakteristika und deren Auswertung mit vertretbarem Aufwand in hoher Qualität. Ein biometrisches Erkennungssystem integriert eine Sensorkomponente – z.B. eine Videokamera – die ein biometrisches Sample erzeugt. Mittels komplexer Algorithmen werden alle vom Sensor gelieferten Informationen ausgefiltert, die nicht die geforderten Merkmalseigenschaften erfüllen. Anschließend vergleicht das System den aufgenommenen biometrischen Messwert oder Score mit dem gespeicherten biometrischen Referenzmuster, dem Template. Das System entscheidet dann, ob die Ähnlichkeit der beiden Muster hinreichend hoch ist. Ein wichtiger Bereich für den Einsatz von Biometrie sind Identifikationssysteme zur Erkennung von Personen, vor allem für Überwachungs- und Zugangskontrollsysteme, um nur Befugten den Zutritt zu bestimmten Gebäuden, Räumlichkeiten, Geldautomaten sowie speziellen Bereichen der Informationstechnologie zu gewähren. Biometrische Verfahren finden auch bei der Dokumentenausstellung und bei der automatischen Unterschriftenprüfung im elektronischen Rechtsverkehr Anwendung. Darüber hinaus lassen sich elektronischen Wegfahrsperren für Kraftfahrzeuge genauso realisieren die Nutzung von Laptops oder geschützten Datenspeichern.
Baustein für mehrkanalige Videosysteme
Um die anspruchsvollen Anforderungen von Bildaufnahme- und Bildverarbeitungssystemen zu erfüllen, liefert die MSC Vertriebs GmbH ihre kompakte Baugruppe MSC Q7-TI8168 nun in einer noch leistungsfähigeren Variante mit dem Digital-Media-Prozessor DaVinci DM8168 von Texas Instruments (TI). Der Prozessor integriert eine ARM Cortex-A8 RISC MPU mit bis zu 1,2GHz, den digitalen Signalprozessor C674x Floating Point VLIW mit bis zu 8.000 / 6.000 MIPS / MFLPOS sowie Video- und Grafikbeschleuniger. Der Digital-Media-Prozessor DaVinci verarbeitet bis zu drei HD Video-Streams mit 1.080p bei 60 Bildern pro Sekunde gleichzeitig. Die in der CPU integrierte ARM Graphics Engine Neon unterstützt Video Imaging, Speech, Audio Codes und Framework. Der DSP übernimmt das rechenintensive Image Processing in Echtzeit und entlastet damit den ARM-Prozessor. TI bietet eine umfassende Softwareunterstützung für zahlreiche Aufgaben, wie digitale Filterung, komplexe mathematische Berechnungen, die Bildverarbeitung und die Image-Analyse. Damit eignet sich der Baustein für mehrkanalige HD-Videoüberwachungssysteme, Videokonferenzsysteme, Medien-Hubs und -Server. Zusätzlich zu CPU und DSP sind auf dem Baustein je 32KB Instruction und Daten Cache, ein 256KB L2 Cache, 64KB RAM und 48KB Boot ROM vorhanden. Das Qseven-Modul integriert ein 1GB großes schnelles DDR3-1600 RAM und ein auf das Board gelöteter NAND Flash mit einer Kapazität von 2GB. Die Embedded-Plattform verfügt über eine HDMI/DVI-Schnittstelle mit einer Auflösung von bis zu 1.920×1.080 Bildpunkten und Single Channel LVDS 24bit mit bis zu 1.280×720 Pixel. Neben einem PCI Express x1 Port, einer Gbit Ethernet-Schnittstelle sind sechs USB 2.0-Anschlüsse, davon 5x Host und 1x Client /Host, UART, SPI, HD AC97 Audio sowie ein Kamera-Interface vorhanden. Die Anwenderdaten können über zwei SATA II-Kanäle gespeichert werden. Der Anschluss einer Speicherkarte ist über die SD/SDIO-Schnittstelle möglich. Das ARM-basierende Qseven-Modul MSC Q7-TI8168 ist in Kürze zusätzlich für den erweiterten Temperaturbereich von -40 bis + 85°C lieferbar.
