1.芯片概述

本文介绍一款集成了32位MCU、ISP、JPEG和H.264的图像处理芯片。本芯片是专 为提高视频流性能而设计的，其中H.264编码器和JPEG编码器主要用于构建视频流架构。芯片的MCU的主频最高可运行至200MHz，内置了4KB I-Cache和16KB D-Cache，其 中I-Cache 用于缓存来自SPI Flash的指令，D-Cache用于缓存DDR1数据。同时，PAN5010 中还内置了1024 K字节的嵌入式 Flash，8K字节的SRAM。芯片具有高整合度、高抗干扰、高可靠性的特点，非常适用于无人机航拍，baby monitor，智能玩具，可视门铃等监控类应用场合。

2.芯片架构及各模块介绍

本芯片集成了视频编码器（H.264）、JPEG编解码器、CMOS传感器接口、图像传感器处 理器（ISP）、ADC等。芯片具有许多高性能的外围功能，例如高达41个通用I/O端口、3个24位定时器、4个UART、2个SPI接口、2个I2C接口、1个提供7个通道的16位PWM发生器、1个6通道12位ADC、看门狗定时器、窗口看门狗定时器和一个掉电检测器。芯片架构如下图所示。

2.1处理器核心

芯片的核心是一款高速200MHz的MCU，配备4KB指令缓存和16KB数据缓存，支持DSP扩展和IEEE 754标准的浮点运算单元，具备内存保护单元，拥有24位系统计时器，并通过WFI和WFE指令实现低功耗休眠模式；同时，它还集成了单周期32位硬件乘法器，支持8级优先级的嵌套向量中断控制器，以及可编程的可屏蔽中断功能。

2.2内存

该芯片配置了1024KB的SPI flash用于存储程序数据，8KB的SRAM作为系统堆栈应用，4KB的I-cache用于缓存SPI FLASH中的程序数据，以及16KB的D-cache用于缓存DDR1 SDRAM中的数据；此外，还配备了64/128/256Mbit的DDR1 SDRAM，专门用于图像视频的缓存。

2.3时钟控制模块

该芯片内置了16MHz的高速RC振荡器（HIRC），用于系统操作，以及32kHz的低速RC振荡器（LIRC），用于实现低功耗控制；同时，它还支持外部16MHz晶振的使用。此外，芯片提供了5个独立的数字锁相环（DPLL），分别用于DDR、MCU、ISP、H264编码和传感器等不同模块的时钟管理。

2.4视频输入模块

该芯片仅支持DVP（数字视频并行）接口，而不支持MIPI（移动行业处理器接口）。它能够处理ITU-R BT 601/656标准或RGB Bayer格式的数据，支持8位、10位和12位的并行数据输入。此外，芯片的像素时钟是可配置的，最高可达84MHz，同时支持可配置的垂直同步（Vsync）和水平同步（Hsync）信号。

2.5 ISP模块

图像处理芯片能够处理包括全高清1920×1080在内的多种图像尺寸，并提供了全面的图像处理功能，包括RGB Bayer格式demosaicing、黑电平校正、缺陷像素检测与校正、镜头阴影校正、图像去噪与锐化、自动白平衡、自动曝光、直方图统计、颜色校正、宽动态范围、伽玛校正、色彩空间转换以及图像缩放，从而确保在高对比度场景下也能获得清晰、真实的图像效果，适用于高清视频监控和数码相机等多种应用场景。

2.6 H.264编码器

该芯片支持ITU-T H.264推荐编码标准，即MPEG-4的第10部分，基线配置文件3.1级标准。它能够处理高达720p分辨率加30万像素，帧率达到50fps的视频。芯片接受YUV 4:2:0格式的视频输入（基于宏块）。此外，它还具备码率控制、视频稳定和编码器加速的功能，以确保高效的视频编码处理。

2.7外设接口模块

图像处理芯片提供了多种定时器和接口功能，包括三个定时器，每个定时器配备一个24位的向上递增计数器。它还包含一个看门狗计时器（WDT），具有可编程时钟源和超时周期，能够在掉电模式和空闲模式下唤醒系统，并在超时时选择中断或复位操作。此外，芯片还具备一个窗口看门狗计时器（WWDT），带有六位递减计数器、六位比较器和四位预分频器，支持最大11位预分频计数器周期的可编程设置。

芯片还内置了16位PWM发生器，提供七个PWM输出。在通信接口方面，配备了四个UART设备，每个设备都有16字节的FIFO缓冲接收器和发送器；两个SPI设备，都能在主模式或从模式下工作；以及两个I2C设备，支持主/从模式，并允许主机与从机之间的双向数据传输。