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时间:2018-03-13
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1、基于FPGA多路机载冗余图像处理系统设计和实现 摘要:采用以FPGA作为核心处理器,实现了对多路DVI视频冗余信号的解码、编码、实时处理以及输出显示,并且信号通道增加冗余设计,因而加强了系统的稳定性和可靠性。电路设计简洁,具有较强的灵活性和扩展性。通过实际测试结果表明,系统能够流畅地对1600×1200分辨率,60Hz刷新率,24位真彩色的高清视频进行实时处理,其系统可靠、稳定,实用性强。关键词:DVI;缓存;真彩色;高清视频;冗余设计中图分类号:TN710?34;TP271+.5文献标识码:A文章编号:1004?373X(2013)23?0
2、161?04DesignandimplementationofFPGA?basedmulti?channelairborneredundancyimageprocesssystemZHAOXiao?zhen,LIUBo,ZHUBiao,CHENWen?ming(NationalEngineeringLaboratoryofSpecialDisplayTechnology,KeyLaboratoryofModernDisplayTechnologyofAnhuiProvince,AVICHuadongPhotoelectricCo.,Ltd.,W
3、uhu241002,7China)Abstract:Thedecoding,coding,real?timeprocessandoutputdisplayofmulti?channelDVIvideoredundancysignalprocesssystemisrealizedbyusingFPGAascoreprocessor.Furthermore,theadditionofsignalchanneltoredundantdesignmakesthesystemmorestableandreliable.Thecircuitnotonlyh
4、asasimpledesign,butalsohasbetterexpandabilityandagility.Theactualtestingresultsindicatedthatthesystemcanprocesshigh?definitionvideowith24bittruecolor,1600×1200resolutionand60Hzrefreshratesmoothly,anditisreliable,stableandpracticable.Keywords:DVI;bufferstorage;truecolor;high?
5、definitionvideo;redundantdesign0引言DVI(数字视频接口)是当前数字显示领域研究和应用的热点,面向DVI输出的视频处理技术不仅解决了显示器高分辨率、高刷新率等问题,而且提高了稳定性和显示性能,并进一步降低了平板显示器的成本。因此,面向DVI输出的视频控制器的研究具有十分重要的现实意义。7根据DVI标准,一条TMDS通道可以达到165MHz的工作频率和10b接口,也就是可以提供1.65Gb/s的带宽,这足以应付1920×1080@60Hz(23寸LCD)的显示要求。另外,为了扩充兼容性,DVI还可以使用第二条TMD
6、S通道,这样其带宽将会超过3Gb/s。也正是由于其较高的带宽优势,目前DVI已经成为了IT业界最具前途的规范[1]。DVI具有支持高带宽数据传输和高清晰图像显示的优点。模拟视频的显示是通过数字到模拟到数字的转化实现的,而DVI接口无需进行这些转换,直接数字到数字,避免了信号转换而带来的图像质量损失,使图像的清晰度和细节表现力都得到了大大提高。基于以上优点,DVI接口被广泛应用于航空、航天等领域。1总体方案设计1.1总体方案原理框图7用户输入4路DVI信号,然后根据输入信号特性进行选择,将视频信号实时显示在液晶屏上。另外,将实时显示的图像回送给记
7、录仪,此时记录仪实时记录当前的信息以及故障信息,确保在全任务阶段图像显示的正确性。根据设计要求,选择Altera公司生产的FPGA芯片EP2S30F1020I4为主控芯片,配置芯片选用EPCS16SI16N。利用FPGA内部丰富的逻辑资源和强大的IP核,配以相应的外部电路,构建出一个灵活、简洁、可靠的机载视频图形处理系统的嵌入式硬件模块[2]。其总体方案原理框图如图1所示。1.2DVI编解码设计在很多设计中,设计人员为了方便,简化电路,可能不会增加均衡器,对输入信号不进行处理。从而在后期的产品试验过程中,很容易就会出现信号显示质量差,兼容性差的
8、缺陷,导致整个产品重新设计或整改,延缓了产品交货进度。根据用户输入的视频特性,本文采用均衡器+DVI编、解码器的方式,对输入、输出信号进行转换处理。这
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