機(jī)載冗余圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

0 引言

DVI(數(shù)字視頻接口)是當(dāng)前數(shù)字顯示領(lǐng)域研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)，面向DVI輸出的視頻處理技術(shù)不僅解決了顯示器高分辨率、高刷新率等問題，而且提高了穩(wěn)定性和顯示性能，并進(jìn)一步降低了平板顯示器的成本。因此，面向DVI輸出的視頻控制器的研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

根據(jù)DVI標(biāo)準(zhǔn)，一條TMDS通道可以達(dá)到165 MHz的工作頻率和10 b接口，也就是可以提供1.65 Gb/s的帶寬，這足以應(yīng)付1 920x1 080@60 Hz(23寸LCD)的顯示要求。另外，為了擴(kuò)充兼容性，DVI還可以使用第二條TMDS通道，這樣其帶寬將會(huì)超過3 Gb/s。也正是由于其較高的帶寬優(yōu)勢(shì)，目前DVI已經(jīng)成為了IT業(yè)界最具前途的規(guī)范。

DVI具有支持高帶寬數(shù)據(jù)傳輸和高清晰圖像顯示的優(yōu)點(diǎn)。模擬視頻的顯示是通過數(shù)字到模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)的，而DVI接口無需進(jìn)行這些轉(zhuǎn)換，直接數(shù)字到數(shù)字，避免了信號(hào)轉(zhuǎn)換而帶來的圖像質(zhì)量損失，使圖像的清晰度和細(xì)節(jié)表現(xiàn)力都得到了大大提高。基于以上優(yōu)點(diǎn)，DVI接口被廣泛應(yīng)用于航空、航天等領(lǐng)域。

1 總體方案設(shè)計(jì)

1.1 總體方案原理框圖

用戶輸入4路DVI信號(hào)，然后根據(jù)輸入信號(hào)特性進(jìn)行選擇，將視頻信號(hào)實(shí)時(shí)顯示在液晶屏上。另外，將實(shí)時(shí)顯示的圖像回送給記錄儀，此時(shí)記錄儀實(shí)時(shí)記錄當(dāng)前的信息以及故障信息，確保在全任務(wù)階段圖像顯示的正確性。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇Altera公司生產(chǎn)的FPGA芯片EP2S30 F1020I4為主控芯片，配置芯片選用EPCS16SI16N。利用FPGA內(nèi)部豐富的邏輯資源和強(qiáng)大的IP核，配以相應(yīng)的外部電路，構(gòu)建出一個(gè)靈活、簡(jiǎn)潔、可靠的機(jī)載視頻圖形處理系統(tǒng)的嵌入式硬件模塊。其總體方案原理框圖如圖1所示。

1.2 DVI編解碼設(shè)計(jì)

在很多設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員為了方便，簡(jiǎn)化電路，可能不會(huì)增加均衡器，對(duì)輸入信號(hào)不進(jìn)行處理。從而在后期的產(chǎn)品試驗(yàn)過程中，很容易就會(huì)出現(xiàn)信號(hào)顯示質(zhì)量差，兼容性差的缺陷，導(dǎo)致整個(gè)產(chǎn)品重新設(shè)計(jì)或整改，延緩了產(chǎn)品交貨進(jìn)度。根據(jù)用戶輸入的視頻特性，本文采用均衡器+DVI編、解碼器的方式，對(duì)輸入、輸出信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理。這樣處理有如下優(yōu)點(diǎn)：傳輸距離較長(zhǎng)，信號(hào)干擾小;外圍電路簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)靈活、可靠;系統(tǒng)速度快、靈活性強(qiáng)、功能可擴(kuò)展，系統(tǒng)兼容性好。

在本系統(tǒng)中，選用TI公司生產(chǎn)的均衡器DS16EV5110，該器件具有功耗低、體積小、外圍電路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。另外，DVI編解碼芯片選用TI公司生產(chǎn)的芯片TFP401和TFP410，同樣具有功耗低、體積小、外圍電路簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。該器件控制引腳直接連接至FPGA，可以很好控制這些器件的工作狀態(tài)，以便減小功耗。并且，整個(gè)FPGA內(nèi)部邏輯控制簡(jiǎn)單、可靠。