來源 | HaaS技術社群
1. 背景
根據艾瑞咨詢測算，2020年中國家用智能視覺産品市場規模為331億元，伴随着智能視覺與智能家居産品的進一步融合，預計在2020年到2025年間的年複合增長率為21%，而家用IP Camera市場率先步入成熟期，2020年中國家用IP Camera出貨量達4,040萬台，預計未來五年的年複合增長率為15.1%；全球2020年家用IP Camera出貨量為8,889萬台，約為中國市場的2.2倍，未來五年全球市場的年複合增長率為19.3%，預計2025年全球家用攝像頭出貨量将突破2億台，如圖1-1所示。
圖1-1全球智能家居攝像頭（包括可視門鈴）出貨量和預測
這麼大的市場有衆多的品牌商和白牌廠商，目前這些品牌商和白牌廠商大多采用Linux系統來搭建智能視覺的解決方案，如圖1-2所示。但是随着長供電産品競争的白熱化，以及市場對低功耗IP Camera的需求，再加上低功耗IP Camera無需任何外接電源和線路，一直是一種比較理想的産品形态。是以，目前各廠商都在陸續設計和開發相應的低功耗IP Camera解決方案。
圖1-2 基于Linux搭建的視訊解決方案
2. 常見低功耗IP Camera方案
低功耗IP Camera解決方案多采用電池供電，是以電池待機時長将決定低功耗IP Camera能否産品化的先決條件，是以低功耗IP Camera相較于長供電解決方案需要進行以下2方面的優化：
1） 主要晶片不需要工作時進入低功耗模式，甚至掉電模式，降低平均功耗；
另外，主要需要工作時可以快速啟動，以滿足業務需求，盡最大可能降低啟動過程的功耗開銷；
2） 通信子產品更換為低功耗通信子產品，降低通信過程的中功耗；
基于Linux的視訊解決方案，系統從上電到應用視訊業務出圖的時間将長達幾十秒鐘，即使經過深度優化的Linux系統，上述過程的耗時也将長達2~3秒，況且大多廠商還不具備深度優化Linux系統的能力。是以，在低功耗IP Camera産品形态下，Linux系統很難滿足低功耗和系統啟動速度方面的技術要求。而以FreeRTOS為代表的的RTOS系統具有的啟動速度快和資源消耗少的特性，可以很好地解決Linux系統面臨的問題。但是這些RTOS系統的弱生态使它對應用和驅動的支援不是非常友好，導緻廠商采用RTOS方案的難度較大。針對廠商面臨的這些問題，HaaS創新積木重要一員的IP Camera解決方案針對RTOS系統的弱生态問題，通過使用AliOS Things和晶片原廠深度合作軟硬體一體的解決方案，很好地解決了上述問題，充分展現了HaaS物聯網開發架構在IP Camera領域的優勢。
低功耗通信子產品大多是硬體支援低功耗模式，分成低功耗Wi-Fi和4G Cat1通信模組，低功耗Wi-Fi可以選擇海思Hi3861L、芯之聯低功耗無線MCU XR871GT等，這些低功耗Wi-Fi在低功耗Wi-Fi保活情況下的功耗可以低至uA級别；而4G Cat1模組的選擇更為廣泛，如移遠EC100Y、EC600S、EC600U、EC600N，廣和通L610，有方N58、N715等多款模組。
3. HaaS低功耗IP Camera方案
HaaS低功耗IP Camera解決方案是基于AliOS Things的RTOS解決方案。包括2大功能子產品，如其架構示意如圖3-1所示：
1）主要晶片+ AliOS Things完成Camera和碼流相關的業務邏輯
2）低功耗通信和保活喚醒子產品
主要晶片 + AliOS Things完成所有的Camera相關的業務處理，包括Camera設定，音視訊采集，H264/H265/RTSP/RTMP等處理，如圖3-1中的左側部分；而低功耗通信和保活喚醒子產品主要完成低功耗的網絡通信（包括基于低功耗Wi-Fi和4G Cat1）和低功耗保活喚醒處理，如圖3-1中的右側部分。
圖3-1 HaaS低功耗IP Camera解決方案
主要側不需要工作時會掉電，以此降低整體的平均功耗。需要喚醒時再通過低功耗解決方案喚醒并恢複主要側供電，主要恢複供電後快速啟動完成相關的音視訊操作。對于快速啟動部分，AliOS Things通過和晶片原廠合作進行2個方面的深度優化：
- 核心并行化加載引擎技術，采用并行化的思路加速核心的加載速度，確定核心加載耗時小于80 ms；
- 應用程式的分段按需加載技術，采用缺頁按需分段加載技術，確定應用程式的加載耗時小于70 ms；
系統從上電uboot啟動、核心加載、應用加載，再到業務出圖的整體耗時小于250ms，相較于采用深度優化的Linux方案，整體的啟動速度降低了1個數量級，可以明顯降低啟動的功耗開銷。
另外，人體紅外線感應（PIR：Passive Infrared Detector）的處理也由低功耗通信子產品處理，確定主要側掉電後PIR可以正常工作。
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