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- ELETTRONICA OGGI 449 - OTTOBRE 2015
COVERSTORY
reale. In ogni caso, la loro velocità non era
sufficiente per affrontare le problematiche
connesse alla sorveglianza “intelligente” a
causa della crescita esponenziale dei requi-
siti in termini di memoria.
Per esempio, una telecamera con uscita vi-
deo composito aveva 525 linee di scansione,
ciascuna delle quali poteva essere campio-
nata a differenti velocità. 21 di queste linee
erano usate per la cancellazione verticale. I
moderni sensori di immagine CCD di fascia
bassa hanno una risoluzione minima verti-
cale di ¼ VGA (320 x 240 pixel).
Con risoluzioni di ¼ VGA, sono necessari
76.800 byte per rappresentare un singolo
frame (con una risoluzione a 8 bit). Per un’im-
magine RGB a 8 bit (1 byte rispettivamente
per il rosso, il verde e il blu) il numero sale a
230.400 byte. In entrambi i casi, ciò è al di là
della portata dei processor legacy. Al crescere della
risoluzione, aumentano i requisiti di memoria. Anche
nel caso di immagini con risoluzione VGA (640 x 480
pixel), un singolo fotogramma monocromatico richie-
derà 307.200 byte, numero che sale a circa 1 Mbyte
per un singolo fotogramma rappresentato con palet-
te di colori a 24 bit.
A una velocità pari a 30 fps per la memorizzazione
temporanea di un solo secondo di un video VGA
sono richiesti 28 Mbyte. La tabella 1, che riporta le
risoluzioni di alcuni degli standard video più comu-
ni, evidenzia i sempre maggiori requisiti imposti sulle
memorie.
L’evoluzione dei processori
Parallelamente ai progressi registrati nel settore delle
tecnologie video, vi sono state notevoli evoluzioni an-
che nelle architetture e nelle prestazioni di numerose
famiglie di processori che ora sono impiegati nello
sviluppo di sistemi video e di sorveglianza “smart”.
In ogni caso, sarà necessario usare interfacce per
bus esterni, oltre a memorie DRAM esterne ad alta
velocità.
I processori più avanzati possono gestire indirizza-
menti di memoria di parecchi Gigabyte e supportare
diverse interfacce di memoria ad alta velocità come
SDR e DDR. Le ampiezze di banda di memoria sono
un fattore da tenere in considerazione durante la pro-
gettazione di sistema.
La scelta del tipo di processore da utilizzare è fatta in
funzione di due applicazioni principali, ciascuna con
differenti requisiti.
Nel caso si debba progettare un hub centralizzato o
un aggregatore, è necessario impiegare processori
di fascia alta (anche di tipo multi-core), prevedere
funzionalità DVR ed estese risorse di memorizzazio-
ne di tipo sia volatile sia non volatile (Fig. 1). Per le
telecamere attuali, i vincoli da rispettare sono diffe-
renti e si possono così riassumere: basso consumo,
intervallo esteso di temperatura e ridotte dimensioni.
Il processore
STM32F051K4U6TR
a 32 bit di STMi-
croelectronics, con core ARM Cortex M0 a 48 MHz e
in grado di eseguire le istruzioni in un singolo ciclo
di clock, è caratterizzato da ampiezze di bus e di data
path che permettono di gestire interi campioni di pi-
xel in un singolo trasferimento.
Tra le altre caratteristiche di questo processore, for-
nito in un package da 5x5 mm, da segnalare tensione
di funzionamento fino a 1,8V e intervallo di tempera-
tura tra -40 e +85 °C.
Il processore dispone di un’unità DMA implementata
in hardware, in grado di gestire cinque canali per i
trasferimenti da memoria a memoria e da memoria a
periferiche, mentre l’interfaccia del controllore HDMI
integrata opera a velocità inferiori e richiede risorse
di memoria minime. Per il video è previsto un domi-
nio di clock specifico indipendente dal clock princi-
pale del processore.
Il processore può essere accoppiato con dispositivi
di memoria ad alta densità ed elevata velocità, come
ad esempio
IS43TR16256AL-15HBLI
, una memoria
SDRAM da 4 Gbit (256 Mbit x 16 bit) di ISSI con clock
da 1.333 MHz, che si propone come una soluzione di
memorizzazione a estesa ampiezza di banda.
Trasporto e collegamento
I requisiti in termini di comunicazione sono destina-
ti ad assumere un’importanza sempre maggiore nel
progetto dei sistemi di sorveglianza della prossima
generazione.
A causa dell’aumento della quantità dei dati, la velo-
cità di trasmissione cresce in maniera esponenzia-
le, così come i requisiti di memoria (Fig. 2). Anche la
distanza è un fattore da prendere in considerazione.
Anche le connessioni Ethernet a 100 Mbit/s di tipo
punto-punto evidenziano alcuni limiti nel pilotaggio
su lunghe distanze utilizzando i cavi tradizionali (rag-
gruppati in categorie (CAT) a numerazione sequen-
ziale sulla base di diverse specifiche).
Ciò significa anche che i collegamenti dati su di-
Fig. 3 – Il chipset EQCO62X20 di Microchip Technology è compatibile
con lo standard per telecamere CoaXPress v1.0