浅析德州仪器运动相机和手持云台解决方案
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伴随互联网的迅猛发展与5g时代的到来，短视频成为了行业最火热的风口。智能手机加速更新换代的同时，运动相机与手持稳定器由于应用场景的多元化，以及性能和价格的优势，逐渐受到年轻人的喜爱。
1. 运动相机系统介绍
相比于传统的数码相机，运动相机采用电子防抖的方式，在实际拍摄时只有部分的画面，通过内置陀螺仪和加速度计对摄像机抖动方向进行模糊判断，利用处理器的资源进行计算、并对剩下的画面进行补充，从而产生防抖的效果。随着处理器的不断发展，电子防抖由于其成本的优势，成为了运动相机的主流防抖方式。
详细的运动相机系统框图如下：
信号链部分，麦克风和镜头模组采集音视频信号，通过相应的编解码器后送入mcu进行处理，采用用户自定义的防抖的算法，最终将清晰的视频还原出来。
音频编解码器设备的主要组件是模数转换器（adc），数模转换器（dac）和数据接口总线，用于在编解码器和微控制器（ mcu）或dsp。随着便携式应用程序中系统复杂度的增加和尺寸的减小，功能集成成为设计人员的一种有吸引力的选择。用户可以使用i2c™或spi™通信协议进行访问配置音频编解码器的相关寄存器。该器件可以在嘈杂的环境中从低电平远场信号中提取清晰的语音/多麦克风阵列。可能还需要一些逻辑器件如电平转换器件来匹配flash或者外设接口与处理器之间的电平不兼容的问题。
电源轨部分，通常是5v的usb接口，经过充电芯片为系统供电/锂电池进行充电。当没有外接外部供电时，电池会经过高效率的dc-dc芯片为系统提供电能。为了保证画质的稳定以及mcu的性能，通常采用具有低噪声的ldo对镜头模组以及mcu的时钟供电。
动相机系统中。电池的节数大都是在1节。随着人们对于高品质视频的追求，在画质以及帧数提升的同时，处理器的功耗也会随之不断增加。ti的充电芯片还可以提电源路径管理的功能，可以灵活的配置充电过程中电源输入、电池与系统负载之间的关系，还可以通过jefet根据实际温度调节合适的充电电流。高效率的供电方案可以减小系统的体积并且延长使用时长，也降低了开发者的设计难度。
运动相机对芯片的封装和功耗有严格的要求。ti的产品非常的丰富，这里简单推荐几款ic，关心的指标主要是功耗和封装。
运动相机方案汇总
part number 功能 功耗 封装 特点
bq25616 充电芯片 9.5-µa待机功耗 4.00mm × 4.00mm otg, nvdc, jeita，1节电池3a高效充电芯片
tlv62568 降压芯片 35µa，关断2ua 1.60mm × 1.60mm sot-23,1a 高效降压芯片
tlv62569 降压芯片 35µa，关断2ua 1.60mm × 1.60mm sot-23, 2a 高效降压芯片
tlv62585 降压芯片 35µa，关断2ua 1.60mm × 1.60mm qfn/ sot-23, 3a 高效降压芯片
tlv703 ldo 35μa 2.90mm × 1.60mm 300ma 低 iq 低压降 ldo
tlv320aic3204 音频编解码器 - 5.00mm × 5.00mm power tunetm ，超低功耗立体声音频编解码器
txs0102 电平转换器 - 1.40mm × 1.00mm 2位双向电平转换器
2. 手持稳定器系统介绍
手持稳定器又称手持云台，是无人机云台的衍生品，将无人机上运用的自动稳定协调系统的技术运用转移到手机（或相机）拍摄上，是一种高科技的便携式移动摄影器材。相对于传统的斯坦尼康式机械稳定器，手持云台这种电子稳定器极大的简化了拍摄者的拍摄难度。该装置内置的陀螺仪传感器检测到三轴抖动的位置和方向后，通过mcu处理这些数据并且驱动俯仰轴，横滚轴以及航向轴的三个电机，通过转动来产生与我们手部抖动相反的作用力，从而抵消画面的震动，实现拍摄视频的稳定性。
详细的手持稳定器系统框图如下：
手持稳定器方面对芯片的封装和功耗也有严格的要求。如下是ti在手持稳定器方面解决方案汇总。
手持稳定器方案汇总
part number 功能 功耗 封装 特点
bq25883 充电芯片 30ua 4.00mm x 4.00mm i2c 控制，2 节电池 2a 升压充电器
tps563201 降压芯片 关断1ua 1.60mm x 2.90mm 4.5v 至 17v 输入、3a 输出、同步 swift 降压转换器
tlv62569 降压芯片 35µ，关断2ua 1.60mm x 1.60mm sot-23, 2a 高效降压芯片
tlv703 ldo 35 μa 2.90mm × 1.60mm 300ma 低 iq 低压降 ldo
drv8323 三相马达驱动 - 6.00mm × 6.00mm 具有三个分流放大器的 60v 三相智能栅极驱动器
drv5055 线性霍尔传感器 - 2.92mm × 1.30mm 高精度 3.3v 或 5v 比例式双极霍尔效应传感器系列
电源轨部分，一般通过usb接口，采用充电芯片为系统供电/锂电池进行充电。考虑到云台无刷电机驱动的效率，通常会采用多节锂电池为电机驱动供电，较高的母线电压还可以降低主回路中的电流，减少不必要的线损。此外，为了保证系统的性能和待机时长，还需要采用高效的降压芯片为处理器进行供电，以及低噪声的ldo为处理器的时钟提供基准。
信号链部分：通过两个线性霍尔传感器检测无刷直流电机位置的偏移，处理器将检测到三轴抖动的位置和方向的偏移量，执行相应的算法。通过驱动芯片来驱动无刷电机补偿该偏移量，最终实现视频的稳定拍摄。
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相比于传统的数码相机，运动相机采用电子防抖的方式，在实际拍摄时只有部分的画面，通过内置陀螺仪和加速度计对摄像机抖动方向进行模糊判断，利用处理器的资源进行计算、并对剩下的画面进行补充，从而产生防抖的效果。随着处理器的不断发展，电子防抖由于其成本的优势，成为了运动相机的主流防抖方式。
详细的运动相机系统框图如下：
信号链部分，麦克风和镜头模组采集音视频信号，通过相应的编解码器后送入mcu进行处理，采用用户自定义的防抖的算法，最终将清晰的视频还原出来。
音频编解码器设备的主要组件是模数转换器（adc），数模转换器（dac）和数据接口总线，用于在编解码器和微控制器（ mcu）或dsp。随着便携式应用程序中系统复杂度的增加和尺寸的减小，功能集成成为设计人员的一种有吸引力的选择。用户可以使用i2c™或spi™通信协议进行访问配置音频编解码器的相关寄存器。该器件可以在嘈杂的环境中从低电平远场信号中提取清晰的语音/多麦克风阵列。可能还需要一些逻辑器件如电平转换器件来匹配flash或者外设接口与处理器之间的电平不兼容的问题。
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