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基于SOPC技术的数字视频接口研制

琚新刚  
【摘要】: SOPC技术具有软硬件协同设计的特点,这使得系统的硬件开发高效快捷,也为将来的硬件升级带来便利,从而缩短了系统开发周期,节省了系统成本,延长了系统的生命周期。利用FPGA基于硬件的快速、并行处理的特点,可使系统数据处理和传输速率大为提高。表现在对视频图像数据缓冲压缩方面,性能稳定,同时兼具体积小、功耗低的优点。 本课题采用SOPC技术和适当的图像压缩算法,实现以FPGA为主要载体,以NiosⅡ软核为主控制器,用以太网方式传输视频数据的数字视频接口。通过对经DVI解码的数字视频信号进行图像压缩、乒乓帧缓冲,再由DMA方式传送至以太网控制器,验证了用双绞线传输视频信号的方案。 基于SOPC技术的数字视频接口,专用于信源为DVI信号的数据传输,主要由前端DVI接收解码模块、数据压缩缓冲模块、NiosⅡ控制系统和以太网控制电路等四部分组成,数据压缩缓冲模块、NiosⅡ控制系统两部分集成内建于一片FPGA芯片里,实现了一个SOC系统。其中NiosⅡ控制系统中集成了NiosⅡ处理器、DMA控制器、以太网控制器端口、可编程I/O、三态桥等组件,而数据缓冲区由内建的两片RAM组成。 系统的关键性能是带宽大小。DVI接收电路的解码速率,数据缓冲速率,数据压缩模块的运行速率和压缩比,DMA传送速率,以太网传送速率,都将影响到系统的带宽,所以,系统设计中注重了各模块间速率的匹配,并选择由NiosⅡ处理器实现总体控制每个模块的协同工作。 系统的技术特色。压缩和传送操作采用乒乓帧方式,使压缩和传送并行执行;压缩后的数据采用NiosⅡ系统中的DMA方式传至以太网控制器,既利用了NiosⅡ系统中成熟的以太网控制器端口组件,又保证了数据的高速送达;另外,整个接口系统的主要部件内植在单片FPGA中,外观尺寸小、改动灵活、升级便捷,可以在系统修改。


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