基于fpga多路机载冗余图像处理系统设计和实现

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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