基于pci+express和fpga的2k高清播放器的硬件系统研制

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1、申请上海交通大学工程硕士专业学位论文基于PCIExpress和FPGA的2K高清播放器的硬件系统研制学校：上海交通大学院系：电子信息与电气工程学院班级：Z0903421学号：1090342036工程硕士生：范成涛工程领域：电子与通信工程导师Ⅰ：孙军（教授）导师Ⅱ：杨璿（教授级高级工程师）上海交通大学电子信息与电气工程学院2011年5月ADissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityforMasterDegreeofEngineeringDESIGNANDIMPLEMENTATIONOF

2、2KHIGHDEFINITIONDIGITALPLAYERBASEONFPGAANDPCIEXPRESSAuthor:FanChengtaoSpecialty:ElectronicsandCommunicationEngineeringAdvisorⅠ:Prof.SunJunAdvisorⅡ:Prof.YangXuanSchoolofElectronicsandElectricEngineeringShanghaiJiaoTongUniversityShanghai，P.R.ChinaMay，2011上海交通大学工程硕士学位论文摘要基于

3、PCIExpress和FPGA的2K高清播放器的硬件系统研制摘要上世纪70年代开始，数字技术、硬件处理能力的不断发展，电影从前期拍摄、后期制作到发行放映都在进行着从模拟向数字的转变和过渡，而电影从胶片时代向数字时代发展是世界电影的一个必然的趋势，这次电影界的巨大变革也被公认为是电影技术发展历程中的第三次变革。最近，数字电影倡导组织（DCI，DigitalcinemaInitiatives）公布了《数字电影系统规范Vl.2》，对数字电影系统的具体构成以及数字电影设备的技术要求进行了系统性的阐述和规定。DCI规范最终的目标是使通过完全数字方

4、式重现的图像和声音的质量能达到甚至超越35mm的胶片电影。项目“基于PCIExpress和FPGA的2K高清播放器的硬件系统研制”就是在这种背景下开展的。本文是作者和项目组同事一起合作分析DCI规范对高清数字电影播放系统的具体构成和硬件系统要求的基础上，提出了系统整体框架结构。系统使用CPCI结构，由主服务器和数据处理板卡组成，通过PCIExpress总线传输数据。主服务器完成数据流的解包，并通过PCIExpress接口以DMA的方式发送给数据处理卡。数据处理卡由FPGA和DDR2组成，主要完成接收到的数据流的解密和解码，并将叠加完成的

5、视频数据通过DualLinkHD-SDI接口发送给投影机显示，将解码完成的音频数据发送给音频DSP打包成AES3的格式并发送给音频功放。完成了系统的原理图后，作者主要对数据处理卡的PCB设计进行规第I页上海交通大学工程硕士学位论文摘要划和仿真，包括PCB板子外形设计、叠层设计、布局设计以及布线设计等。在设计的过程中，使用了HyperLynx对板子实施了布线前和布线后的端接和串扰的仿真，以确保经过加工生产出的数据处理板卡，能实现预期的功能，并且具有良好的信号完整性。在完成PCB的生产和焊接后配合FPGA开发的同事完成PCB处理卡在工控机上

6、进行DDR2读写以及AES128加密和解密的测试。关键词：PCIExpress，FPGA，DDR2，2K电影播放器，HyperLynx，仿真第II页上海交通大学工程硕士学位论文ABSTRACTDESIGNANDIMPLEMENTATIONOF2KHIGHDIFINITIONDIGITALPLAYERBASEONFPGAANDPCIEXPRESSABSTRACTSince1970s,digitaltechnologyandhardwareprocessingcapabilityhavebeencontinuouslydeveloping.

7、Atthesametime,filmindustryisgoingthroughthetransferfromimitationtodigitizationinprophaseshoot,postproductionandpublishing.Itisacertaintrendinworldfilmforittodevelopfromphotographicperiodtodigitalperiod.Thegiantchangeinfilmindustryisalsogenerallyrecognizedasthethirdchange

8、infilmtechnologydevelopmenthistory.Duringrecentyears,theDCI(DigitalCinemaInitiatives)haspublishedDCIDig