兆易创新:网络摄像头方案探索

Release time:2025-02-27
author:AMEYA360
source:兆易创新
reading:909

  摄像头行业发展与产品创新

  根据Omdia估计,2023年全球安防摄像头市场(高清模拟摄像头、网络摄像头、防爆摄像头和热成像摄像头)总体发货量约为1.9亿台,预计到2028年,总体发货量将达到2.6亿台。2023年,中国的发货量占据了全球摄像头市场的近56%。随着市场的不断扩张,预计到2028年,中国市场的发货量将增长至约1.5亿台,年均复合增长率达到7.0%。

兆易创新:网络摄像头方案探索

       安全防范产品行业协会组织编制的《中国安防行业"十四五"发展规划(2021-2025年)》提示,"十三五"期间,据中安协初步统计:到2020年底我国安防企业达到3万余家,从业人员170多万人;2020年安防行业总产值约达到7950亿元,实现增加值约为2650亿元,"十三五"期间年均增长率达到了10%以上。在行业总产值中,视频监控约占55%。"十四五"期间安防市场年均增长率达到7%左右,2025年全行业市场总额达到1万亿元以上。

  我国安防摄像头的技术演进以及发展阶段:

  2019年以前,以“安全“为驱动力,在公共服务事业领域呈现指数级增长,但目前该领域市场渗透率趋近饱和。

  2019年之后,以“连接“和”计算“为驱动力,软件(算法和系统)结合硬件(芯片),从高清摄像头向智能摄像头升级,商用和家用产品市场份额持续攀升。

  网络摄像头(IP Camera,简称IPC)是将视频信号经过数字化处理后,通过网络进行传输,实现远程监控的设备。近年来,网络摄像头领域备受瞩目的几大核心功能趋势包括:

  1. AOV(Always on Video)

  采用基于超低功耗内存的快速启动待机技术,AOV成功实现了7×24小时不间断的全天候录像能力。这一技术有效弥补了传统低功耗IPC在PIR传感器未触发期间无法记录影像的缺陷,在保持极低能耗的同时,能够更接近常规电源设备的使用体验。

  2. 黑光

  基于高感光度图像传感器,结合AI-ISP成像体系,能够在低至0.0005 Lux(照度计量单位)的极端微弱光线环境中,依然保持图像的全彩显示,无需额外补光设备。从“星光”到“超星光”的跨越,再到如今“黑光”技术的问世,标志着在复杂光照条件下对图像解析力、质量和稳定性的不断追求和突破。

  3. 枪球一体

  枪型摄像头一般具有较为固定的视角范围,适合在一定区域范围内进行重点追踪监控;球型摄像头可以通过云台的旋转和移动来360°调整视角,监控范围更加广阔;而枪球一体联动双摄摄像头,顾名思义,是结合枪型摄像头和球型摄像头的优势特点,一台设备兼顾全景和细节。

  兆易创新IPC解决方案

  作为网络摄像头产业上游关键力量,芯片供应商在IPC解决方案中发挥了举足轻重的作用。其中,兆易创新在存储、MCU,以及模拟芯片有着多年深厚技术积淀,不仅满足了当前主流网络摄像头设备的功能性能,以及可靠性和安全性等方面的多维度需求,还为下一代产品创新提供坚实有力的支撑。

兆易创新:网络摄像头方案探索

  依据实际的监控场景,网络摄像头通常有四类供电方式:

  (1)电池供电

  该方式依赖内置的锂电池组提供电力,无需额外连接电源插座,常用于外部供电不便且功耗较低的摄像设备。

  (2)POE(Power Over Ethernet)供电

  通过一根以太网线就能同时完成数据传输和电力供应,安装简便,布线成本低,设备位置灵活,不受电源插座位置的限制。

  (3)电源适配器供电

  选用具有适合电压电流范围的AC/DC电源适配器进行独立供电,稳定性好,广泛适用于各类电源规格的设备。

  (4)太阳能设备供电

  通过太阳能板高效地将太阳能转化为电能,并借助最大功率点追踪(MPPT)技术提高太阳能电板的输出效率,随后将电能存储在电池中,以此为网络摄像头提供持久且稳定的电力供应,充分利用了可再生能源,减少了碳排放,适用于户外、野外等有线供电不便的区域场景。

  网络摄像头的电源树结构如图3所示,电池供电一般采用单节锂电池或者是双节锂电池,供电电压为4.2V或者8.4V,POE、电源适配器和太阳能设备供电的供电电压为12V,供电电流为2A/3A。首先通过一级升降压模块——GD30DC130X/135X系列DC-DC降压转换器,或GD30DC2301 DC-DC升压转换器,有效地将输入电压转换为3.3V、5V以及6至9V的多种稳定输出电压。随后,进一步经由二级降压单元处理,具体包括GD30DC110X系列DC-DC降压转换器以及GD30LD2010 LDO(低压差线性稳压器)芯片,以实现更为精细的电压调节,最终输出更低的电压等级,包括1.2V、1.5V和2.8V,以满足网络摄像头内部各组件的特定供电需求。

  GD30DC130X/ DC135X系列DC-DC高效同步降压转换器芯片

  ➤支持宽电压输入范围4.2-18V/25V,最低支持输出电压为0.6V

  ➤输出电流为1A/2A/3A

  ➤转换效率高达95%

  ➤支持FCCM 和Pulse-Skip Mode模式切换

  ➤支持过流、过压、过温和Hic-cup短路保护

  ➤采用恒定接通时间(COT)架构,实现高压降压应用中的快速瞬态响应

  GD30DC110X系列DC-DC高效同步降压转换器芯片

  ➤支持输入电压范围2.5-6V,输出电压为0.6V-Vin

  ➤输出电流为1A/1.2A/2A

  ➤转换效率高达95%

  ➤最高开关频率达到1.5MHz,duty cycle 可达100%

  ➤支持FCCM 和Pulse-Skip Mode 模式切换

  ➤支持过流、过压、过温和Hic-cup短路保护

  GD30DC2301 DC-DC高频异步升压转换器芯片

  ➤支持宽电压输入范围2.5-18V,最高输出电压可达36V

  ➤支持最大输出电流为2A

  ➤转换效率高达95%

  ➤1MHz固定开关频率

  ➤内部集成150mΩ Power MOSFET,输出恒定电流驱动多路LED灯

  GD30LD2010 高PSRR、低压差线性稳压器芯片

  ➤支持输入电压范围1.5-7V,输出电压范围为0.8-5V

  ➤支持最大500mA的输出电流

  ➤轻负载条件下静态电流仅为40uA

  ➤高电源电压抑制比(PSRR):80dB@f =1KHz

  ➤低输入输出电压差:520mV@500mA@VOUT=1.8V

  ➤热关断保护,电流限流保护

兆易创新:网络摄像头方案探索

  以一台有线PTZ网络摄像头为例,通常来说它的硬件架构系统涵盖了多个关键组件,包括镜头、图像传感器、环境感知传感器、音频信号处理、视频编解码芯片、主控芯片、云台控制,以及USB、网络接口等多种有线接口等。

  1. 镜头以及云台控制

  镜头负责捕捉即时的图像信息,镜头的关键参数包括视角、焦距、光圈等,光圈决定进光量,焦距影响拍摄距离,视角关乎监控范围。

  云台(PTZ,即Pan/Tilt/Zoom-全景/倾斜/缩放)功能允许用户远程精确地控制云台和镜头的动作,实现监控画面的全方位移动和细节放大,以便更细致地观察监控区域的细节。这一功能在需要大范围监控和精确追踪目标的场景中尤为重要。

  GD30DR473X系列马达驱动芯片非常适用于实现镜头,IR-CUT双滤光片,以及PTZ马达控制的集成电机驱动器解决方案。

  GD30DR4732是一款镜头电机驱动器芯片,通过电压驱动方式以及扭矩纹波修正技术,实现了超低噪声256细分微步驱动。最大驱动电流150mA,结合逻辑电路对驱动电路控制,可在实现光圈控制(IRIS)功能的同时,实现变焦(Zoom)和对焦(Focus)功能:

  ➤调节光圈的大小可以直接影响图像的亮度和对比度,获得合适的曝光度,以适应不同的光线条件。

  ➤变焦是通过改变焦距,从而改变视角大小,通过拉近(Zoom In)和推远(Zoom Out),来获得画面的放大和缩小。

  ➤对焦是通过改变焦点位置与拍摄物体的距离来调整画面清晰度, 例如调成近焦(Focus Near)或远焦(Focus Far)。

  GD30DR4730/4731是多通道电机驱动芯片,具备五路H桥驱动器,可驱动两个步进电机和一个直流有刷电机。其中步进电机驱动器支持整步进、1/2步进以及32/64/256细分微步进,可提供高达0.5A的驱动电流,具有多保护功能,欠压锁定 (UVLO),过流保护 (OCP) 和热关断 (TSD),典型的应用方案为:

  ➤一路直流有刷电机驱动器用于IR-CUT双滤光片切换:白天切换为红外截止滤光片,画面图像不偏色。夜晚切换成全光谱滤光片,支持红外补光,提升了夜视清晰度。

  ➤两路步进电机驱动器用于云台马达控制:通过正交SPWM模式来控制云台马达的上下以及左右方向的平稳移动和旋转。

  GD30DR4730/4731比较适用于球型摄像机头等需要多轴旋转和调整角度,从而实现覆盖更广阔的监控区域的监控。对于枪型摄像机等监控角度和位置相对固定的机型,也可以采用GD30DR380X来实现水平和垂直移动控制。

  GD30DR380X直流马达驱动芯片包含一路H桥驱动器,可驱动一个直流电机或螺线管等其他器件。输出驱动器块由配置为H桥的N沟道功率MOSFET组成,用于驱动电机绕组。内部电荷泵产生栅极驱动电压。该系列芯片具有PWM(IN/IN)输入接口,可提供高达1A的输出电流,可在0V至11V的电机电源电压下工作,控制逻辑可在1.6V至7V的电压轨上工作,提供过流保护、短路保护、欠压锁定保护和过温保护。

  GD32F303Vx微控制器基于ARM® Cortex®-M4内核,工作频率高达120MHz,集成了多类外设功能,并采用LQFP100封装形式。当与GD30DR4730/4731,GD30DR380X马达驱动芯片协同工作,能够实现对镜头以及多路电机的统一高效控制。

  内置48至96KB的SRAM以及256KB至3MB的Flash大容量片上存储器,为运行PTZ跟踪与控制算法提供了充足的资源。使系统能够针对锁定的目标执行视觉导向自动跟踪任务,通过精确控制云台的方位旋转,确保目标始终位于镜头视野的中心位置。此外,系统还能灵活调控镜头的变焦功能,从而捕获高分辨率的视频图像,进一步提升监控与追踪的精准度与细节表现力。

  2. 环境感知

  在市场需求的持续推动下,网络摄像头的智能化进程正在持续深度演进,智能化的基石在于打造一个全方位的感知体系,通过一系列传感器,监测并分析其运行环境中的每一个细微变化与动态信息,为后续的智能化处理与决策提供坚实的数据支撑。主要传感器模块包括:

  ➤光线传感器

  光线传感器来测量环境光照强度的变化,自动调节图像传感器的参数或切换到不同的工作模式,以确保在不同光照条件下都能获得高质量的图像。

  ➤温湿度传感器

  实时监测周遭环境的温湿度的变化,可以在监控视频上显示温度和湿度数据,也可以上传至云端,还可以根据实际条件设置触发警报。GD30TS100N/112N为高精度、低功耗的本地数字温度传感器,I2C控制接口,分辨率为12bit,测量精度为±0.5°C (–40°C to +125°C),工作电压为2.7-5.5V/1.4-5.5V,关断态电流低至0.3μA/1μA。

  GD30TSHT30是一款本地温湿度传感器,I2C控制接口,分辨率为16bit,温度测量精度为±0.5°C (–40°C to +125°C),相对湿度精度为+3%RH,工作电压为2.2-5.5V。

  ➤PIR传感器

  低功耗网络摄像头平时处于低功耗的休眠状态以延长电池寿命或降低能耗。一旦有物体在摄像头的监控范围内移动,被动红外(PIR,Passive Infra-Red)传感器会立即感知并触发摄像头从休眠中唤醒,迅速启动录像或警报功能,实现对安全事件的即时响应。

  3. 视频音频处理

  将镜头采集到的光信号传给图像传感器(CCD/CMOS),经过光/电转换后,再进行模拟信号到数字信号的转换。随后,依据MPEG4、H.263、H.264、H.265或M-JPEG等视频编码标准,对数字信号进行高效的视频编码与压缩处理。完成这些步骤后,视频数据即可打包经由网络通信上传至指定存储位置。

  网络摄像头自带麦克风收音和扬声器外放,既可捕捉周围环境中的声音,也可以播放语音指令和警告信息,实现远程监控人员与被监控区域之间的全双工语音通讯。音频通信模块包含麦克风运算放大器和扬声器运算放大器,通过ADC和DAC实现模/数和数/模信号转换,搭载DSP单元进行信号处理。特别值得一提的是,GD30AP72x系列1/2/4-ch低噪声运算放大器,凭借其低至1.8V至5.5V的宽泛工作电压范围,以及仅为8nV/√Hz@1KHz的超低输入电压噪声密度,为网络摄像头的音频通信质量提供了坚实的保障。

  4. 主控芯片以及存储方案

  主控芯片肩负着整个系统的控制和调度重任。当前网络摄像头的主控方案趋于采用SoC(系统级芯片)/MPU(微处理器单元),不仅具备强大的运算,存储和控制能力,还高度集成了各类专用模块,如内置了ISP(图像信号处理)和视频编码等核心功能等,能够简化开发,并灵活应对各类摄像机场景需求。

  兆易创新NOR/NAND Flash与DRAM产品系列凭借其全面的规格覆盖、出色的性能表现、低功耗设计理念、卓越的产品质量以及高度的可靠性,成为了网络摄像头设备值得信赖的选择。


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兆易创新GD32H7高性能系列MCU强势扩容,以“超高算力+实时通信”双擎驱动未来
  1月22日,兆易创新(GigaDevice)宣布正式推出新一代GD32H7系列超高性能MCU,包含GD32H789/779系列超高性能通用MCU,以及集成EtherCAT®从站控制器GD32H78E/77E超高实时性系列MCU,该系列产品基于Arm® Cortex®-M7内核,主频高达750MHz,配备高速大容量内存架构及640KB可与CPU同频运行紧耦合内存(TCM),实现了高性能、低动态功耗与高速通信的有机统一。该系列微控制器可适用伺服控制、变频驱动、数字电源、便携电子产品、智能家居以及消防等领域,树立性能新标杆,为下一代智能装备的升级奠定核心硬件基础。  性能铁三角:750MHz内核、高速存储与零等待访问  GD32H78E/77E、GD32H789/779系列MCU均基于性能强悍的Cortex®-M7内核,主频高达750MHz。该系列芯片拥有超高存储配置,最高可支持2MB Execution Flash与8MB Storage Flash,并搭载1.2MB的SRAM,更特别配备高达640KB大容量紧耦合内存(TCM),实现CPU同频运行,指令与数据的零等待执行。无论是高实时任务、复杂算法还是密集型数据处理,这一革新架构可让算力持续释放,系统响应更快、执行更稳。  灵活存储与强大扩展接口  该系列MCU在外部存储与扩展连接方面展现出高度灵活性,配备2个OSPI接口支持高达200MHz时钟频率与双倍数据速率(DTR)模式,可高效直连PSRAM、HyperRAM、NAND Flash及NOR Flash等多种外部存储器,实现高速数据交换。  同时,GD32H78E/77E、GD32H789/779系列微控制器均集成16/32位EXMC模块,进一步扩展了连接能力,可支持直接对接外部SDRAM与FPGA,不仅大幅提升了系统内存容量与数据处理带宽,也为复杂系统集成与定制化硬件协同提供了便捷可靠的桥梁。  GD32H78E/77E系列MCU,运动控制核心芯片  ▲GD32H78E/77E芯片框图  GD32H78E/77E系列芯片集成了EtherCAT®从站控制器,其DC同步周期精度提升至62.5微秒,达到业界先进水平。该设计不仅支持复杂的多轴联动与高动态响应控制,更能满足工业自动化、机器人、数控机床等领域对时序一致性的严苛要求,助力实现系统整体性能的提升。  GD32H78E/77E系列芯片还配备了全面的高性能编码器接口,可原生支持多摩川(Tamagawa)T-format、HIPERFACE DSL、EnDat 2.2、BiSS-C及尼康(Nikon)A-format等主流工业编码器协议与旋转变压器(R/D Converter),同时其通信接口具备CBC保护机制。结合其强大算力内核,GD32H78E/77E系列MCU可直接适配各类高端伺服电机与精密位置传感器,为伺服驱动器、机器人关节控制器及数控系统提供了高度集成的一站式解决方案。  GD32H789/779系列MCU,高性能通用芯片  ▲GD32H789/779芯片框图  GD32H789/779系列芯片不仅为复杂应用构建了全功能的通信与交互枢纽,更在模拟性能上实现突破。其内置的14-bit ADC凭借出色的设计,实现了优异的有效位数表现,同时集成的高性能数字滤波器模块(HPDF),能直接处理外接高精度Sigma-Delta ADC,形成了从芯片内置到外接扩展的完整高精度解决方案。该系列产品核心外设资源包括:  先进多媒体:图形处理加速器、 TFT-LCD接口、数字摄像头接口  高速有线通信:8xU(S)ART、4xI²C、6xSPI、4xI²S  先进网络与总线:2x10/100Mbps Ethernet、3xCAN-FD  高性能模拟系统:2x14bit ADC(具有优异有效位)、1x12bit ADC、2CHsx12bit DAC、2xCOMP、1xHPDF(可外接高精度Σ-Δ ADC)  高速数据接口:1xUSB HS OTG(内置PHY)、1xUSB FS(内置PHY)、2xSDIO  全方位构建安全屏障  兆易创新GD32H78E/77E、GD32H789/779系列MCU构建了从硬件到软件的全栈安全体系,系统性地实现了安全启动、安全调试、代码保护与安全升级等核心功能。该体系不仅提供基于安全启动与安全更新(SBSFU)的软件平台,更依托用户安全存储区等硬件机制,实现对代码与数据的多级防护,确保固件升级、完整性校验、真实性验证及防回滚检查全程可靠。  在硬件加密层面,芯片内置的CAU模块支持DES、TDES及AES算法,并具备高效的DMA传输能力。HAU模块则支持SHA-1、SHA-224、SHA-256、MD5及HMAC等多种哈希算法,保障数据完整性与身份认证安全。此外,该系列芯片还提供EFUSE用于安全存储系统关键参数,并集成TRNG真随机数发生器,可生成高质量的32位随机数。  该系列MCU集成了全面且高等级的安全功能,MCU STL获得德国莱茵TÜV IEC 61508 SC3(SIL 2/SIL 3)功能安全认证,全面支持 IEC 60730 Class B等各行业安全标准,并助力客户产品从容符合欧盟《网络弹性法案》(CRA)等法规,提升市场准入效率。
2026-01-22 11:33 reading:398
兆易创新与联合电子、伊世智能推出先进网联安全解决方案,聚力生态共赢
  当《汽车整车信息安全技术要求》强标落地、汽车密码应用规范全面实施,信息安全已成为先进网联汽车的“生命线”。近日,兆易创新携手联合电子、伊世智能推出了基于GD32A7系列车规级MCU与国密 HSM 固件的先进网联安全解决方案,该方案已在联合电子车身控制模块量产,为先进 EE 架构下的网联化产品筑起安全与效能兼具的技术底座。此次合作表明,兆易创新的GD32A7系列车规MCU已通过国内头部Tier 1厂商的严格验证,成功进入汽车电子市场主流供应链,此举也将进一步夯实产品的竞争优势。  在本次合作中,兆易创新的GD32A7系列车规级MCU芯片,以其卓越的性能和可靠的品质,为网联安全解决方案奠定了坚实的硬件基础。该芯片主频高达320MHz,符合AEC-Q100 Grade1和ISO 26262 ASIL-B/D等级,在功耗、可靠性和信息安全等方面表现出色,完美适配汽车电子复杂应用场景的需求。  在坚实的硬件基座之上,联合电子联合将伊世智能自主研发的SecIC-HSM信息安全固件与GD32A7系列车规MCU适配。该固件针对汽车繁杂的应用场景,集成了完备的国密算法(SM2/SM3/SM4)与国际密码算法加速,完全满足即将实施的汽车行业密码强制性标准及整车信息安全强标要求。  此次,兆易创新与联合电子、伊世智能的深度协作,是三方推动供应链多元化、助力国产信息安全解决方案发展的重要举措。该方案的落地,不仅能显著增强联合电子“先进网联”产品在智能互联时代的市场竞争力,更将以坚实的国产化内核,筑牢汽车电子安全生态技术根基。  未来,兆易创新将持续扩大在汽车电子领域的投入,不断丰富车规产品矩阵,打造更加安全、可靠的芯片与解决方案组合。公司还将携手更多产业链伙伴,共同构建安全、开放、协同的国产汽车电子生态,推动汽车产业向智能化、网联化稳步迈进。
2026-01-14 15:49 reading:360
兆易创新成功登陆香港交易所:构建全球资本平台,开启国际化新征程
2026-01-14 15:43 reading:357
兆易创新与奇瑞汽车达成战略合作,共筑“芯车协同”产业发展新范式
  1月12日,兆易创新(GigaDevice)与国内领军汽车制造商奇瑞汽车正式签署战略合作协议。双方将建立长期稳固的战略伙伴关系,致力于在车载芯片全价值链实现深度协同,共同打造面向AI时代的下一代智能汽车系统解决方案,为中国汽车产业的智能化跃迁注入核心驱动力。本次合作,是双方积极构建“芯车协同”产业发展新范式的关键里程碑。  根据协议,双方将整合各自在芯片与整车领域的优势资源,聚焦车规级芯片与下一代电子电气架构的协同创新。兆易创新将凭借在存储、微控制器(MCU)及周边芯片领域的技术领先地位与规模化量产能力,为奇瑞汽车提供高性能、高可靠性的车规级芯片产品与解决方案。奇瑞汽车则将发挥其在整车平台研发、系统集成与前沿市场洞察方面的深厚积淀,为芯片的顶层设计、精准定义与性能优化提供关键输入与整车级验证保障。  双方的合作将率先聚焦智能座舱、自动驾驶等核心智能化场景,旨在打通从芯片定义、联合开发、车规验证到规模化量产应用全链路,加速创新技术的商业化落地进程,共同打造具备行业竞争力的标杆产品与解决方案。  在车规芯片领域,兆易创新已构建起覆盖存储与MCU的多元产品布局与规模化应用。截至目前,车规级Flash累计出货量超3亿颗,广泛应用于智能座舱、辅助驾驶等关键场景,为智能汽车提供高可靠、高性能的存储支持。在高算力MCU方面,GD32A7系列车规MCU已实现规模化量产,并获得多个车型定点,GD32A全系车规MCU累计出货超800万颗,可充分满足整车多层级应用需求。
2026-01-12 14:40 reading:443
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