本發(fā)明屬于航空航天等邏輯門陣的開發(fā)，特別是對(duì)于機(jī)載吊艙圖像視頻的顯示控制算法領(lǐng)域，具體涉及一種基于fpga實(shí)現(xiàn)外同步pal制式畫面顯示的控制方法。

背景技術(shù)：

1、機(jī)載各設(shè)備的視頻圖像顯示對(duì)于各設(shè)備的協(xié)同工作及對(duì)操作人員的命令指示異常重要，機(jī)上操作人員根據(jù)視頻中顯示的背景字以及中心游標(biāo)塊的移動(dòng)來判斷下一條操作指令。

2、pal制式視頻的編碼控制分為內(nèi)同步(同步碼)和外同步(依賴行場(chǎng)同步信號(hào)hsync,vsync)兩種，其中內(nèi)同步方式只需提供編碼器芯片以時(shí)鐘和8bit像素?cái)?shù)據(jù)即可，然而在某些機(jī)載顯控場(chǎng)合下，由于該方式不參考機(jī)上視頻源的同步信號(hào)，從而導(dǎo)致畫面抖動(dòng)漂浮嚴(yán)重，甚至無法辨認(rèn)出原本要控制顯示的畫面，因此pal制式的外同步顯控技術(shù)就顯得尤為重要。

3、傳統(tǒng)pal外同步控制方案一般由dsp作為主控，配置視頻解碼芯片saa7115和編碼器saa7121工作在外同步模式下，完成特定畫面的顯示控制；該方案控制過程復(fù)雜，靈活度欠佳，對(duì)軟件及硬件設(shè)計(jì)的配合提出諸多挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、(一)要解決的技術(shù)問題

2、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種基于fpga實(shí)現(xiàn)外同步pal制式畫面顯示的控制方法。

3、(二)技術(shù)方案

4、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于fpga實(shí)現(xiàn)外同步pal制式畫面顯示的控制方法，該方法是一種基于圖像處理主控芯片fpga搭載行場(chǎng)分離芯片el1883、圖像編碼器芯片共同實(shí)現(xiàn)與外部輸入cvbs模擬源信號(hào)外同步的pal制式視頻顯示控制方法，fpga用于完成圖像編碼器芯片的配置、行場(chǎng)分離芯片的同步信號(hào)接收處理以及編碼算法的實(shí)現(xiàn)，行場(chǎng)分離芯片el1883用于產(chǎn)生外同步信號(hào)，圖像編碼器芯片采用saa7121實(shí)現(xiàn)編碼數(shù)據(jù)的dac轉(zhuǎn)換。

5、優(yōu)選地，el1883從外部輸入的模擬源信號(hào)cvbs分離出行同步控制信號(hào)h及場(chǎng)同步控制信號(hào)v傳給fpga，fpga將其作為參考進(jìn)行編碼算法的實(shí)現(xiàn)，el1883芯片由5v單電源供電，輸入是模擬源信號(hào)cvbs，時(shí)序配置引腳rset用來配置pal或ntsc制式，rf引腳用來進(jìn)行模擬源信號(hào)cvbs的前置低通濾波；el11883輸出行同步信號(hào)hsync、場(chǎng)同步信號(hào)vsync以及復(fù)合視頻同步信號(hào)csync；其中信號(hào)csync用于與輸入的模擬源信號(hào)cvbs進(jìn)行相位周期比較，當(dāng)二者的相位差恒定、周期一致則說明el1883已成功分離fpga所需的外同步信號(hào)。

6、優(yōu)選地，fpga通過模擬i2c通訊時(shí)序，來完成對(duì)圖像編碼芯片saa7121內(nèi)部工作模式的寄存器配置，具體需要配置的寄存器包括：0x3a：配置圖像編碼芯片的主從模式，配置為13h主模式；0x5b：用于u分量增益控制，配置為6dh；0x5c：用于v分量增益控制，配置為9fh；0x5d：用于黑電平增益控制，配置為0x10；0x61：用于圖像編碼芯片輸出視頻制式，配置為06h,pal制式；0x63～0x66：實(shí)現(xiàn)副載波頻率選擇：配置為cbh、8ah、09h、2ah；0x6b：實(shí)現(xiàn)rcv端口配置，配置為00h，行場(chǎng)信號(hào)為輸出，輸入不檢測(cè)。

7、優(yōu)選地，el11883輸出行同步信號(hào)hsync、場(chǎng)同步信號(hào)vsync，即外同步信號(hào)hsync和vsync，用來確定外部輸入的模擬源信號(hào)cvbs當(dāng)前正在編碼的圖像的起點(diǎn)、間斷點(diǎn)以及終點(diǎn)，el1883產(chǎn)生的行同步信號(hào)hsync的下降沿h_neg確定出編碼每一行的起始像素位置start_pixel，而hsync的下降沿h_neg與vsync的下降沿v_neg之間的時(shí)間間隔δt則確定了當(dāng)前正在編碼一幀圖像的偶場(chǎng)或奇場(chǎng)。

8、優(yōu)選地，所述編碼算法符合bt656協(xié)議，是fpga通過發(fā)出與圖像編碼協(xié)議一致的時(shí)序，使saa7121能夠完成可靠的接收，并實(shí)現(xiàn)預(yù)期的編碼效果，其中采用外同步hsync和vsync經(jīng)過fpga內(nèi)部邏輯處理產(chǎn)生的start_pixel和line_2nd及l(fā)ine_314th?3個(gè)變量來確定出編碼器的行起始點(diǎn)、場(chǎng)起始點(diǎn)、及其各自編碼終點(diǎn)，同時(shí)由同步碼的方式打數(shù)來驅(qū)動(dòng)圖像編碼器芯片saa7121。

9、優(yōu)選地，fpga通過i2c總線依次給出saa7121中各寄存器的配置數(shù)據(jù)。

10、優(yōu)選地，fpga實(shí)現(xiàn)的編碼器，即狀態(tài)機(jī)需要編碼的狀態(tài)如下：

11、(1)idle狀態(tài)：完成像素行列指針初始化，圖像所有像素的默認(rèn)值初始化，saa7121配置，el1883產(chǎn)生的hsync以及vsync的同步處理；

12、(2)work狀態(tài)：檢測(cè)行編碼起始點(diǎn)start_pixel、編碼第2行標(biāo)志line_2nd，以及行指針遞增觸發(fā)條件；

13、(3)eav狀態(tài)：結(jié)束同步碼狀態(tài)，包括：

14、輸出偶場(chǎng)消隱后肩結(jié)束同步碼eav1＝8’hb6；

15、輸出偶場(chǎng)數(shù)據(jù)結(jié)束同步碼eav2＝8’h9d；

16、輸出偶場(chǎng)消隱前肩結(jié)束同步碼eav3＝8’hb6；

17、輸出奇場(chǎng)消隱結(jié)束后肩同步碼eav4＝8’hf1；

18、輸出奇場(chǎng)數(shù)據(jù)結(jié)束同步碼eav5＝8’hda；

19、輸出奇場(chǎng)消隱結(jié)束前肩同步碼eav6＝8’hf1；

20、(4)vblanking狀態(tài)：行消隱狀態(tài)，包括：

21、輸出行消隱區(qū)奇數(shù)像素位置填充碼blank_odd＝8’h10；

22、輸出行消隱區(qū)偶數(shù)像素位置填充碼blank_even＝8’h80；

23、(5)sav狀態(tài)：開始同步碼狀態(tài)，包括：

24、偶場(chǎng)消隱后肩開始同步碼sav1＝8’hab；

25、偶場(chǎng)數(shù)據(jù)開始同步碼sav2＝8’h80；

26、偶場(chǎng)消隱前肩開始同步碼sav3＝8’hab；

27、奇場(chǎng)消隱后肩開始同步碼sav4＝8’hec；

28、奇場(chǎng)數(shù)據(jù)開始同步碼sav5＝8’hc7；

29、奇場(chǎng)消隱前肩開始同步碼sav6＝8’hec；

30、(6)data狀態(tài)：畫面數(shù)據(jù)編碼狀態(tài)，包括：

31、色度分量cb編碼狀態(tài)：even；

32、亮度分量y1編碼狀態(tài)：y_data1；

33、色度分量cr編碼狀態(tài)：odd；

34、亮度分量y2編碼狀態(tài)：y_data2；

35、(7)end狀態(tài)：畫面完成1幀2場(chǎng)的掃描結(jié)束狀態(tài)，將跳回work狀態(tài)，不斷循環(huán)刷新編碼畫面。

36、優(yōu)選地，當(dāng)fpga內(nèi)部pll產(chǎn)生的27m像素時(shí)鐘pclk已經(jīng)鎖定，并且此時(shí)已經(jīng)完成對(duì)saa7121的i2c配置時(shí)序，則拉高start_encoding標(biāo)志信號(hào)，觸發(fā)狀態(tài)機(jī)工作，具體流程如下：

37、步驟1：狀態(tài)機(jī)處于idle狀態(tài)，初始化像素指針pixels＝0，行指針lines＝0，編碼器數(shù)據(jù)狀態(tài)默認(rèn)處在消隱結(jié)束碼狀態(tài)eav，當(dāng)start_encoding＝1，則跳到步驟2；

38、步驟2：狀態(tài)機(jī)處于work狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)到start_pixel＝1，將像素列指針pixels置為11’d1，與此同時(shí)打出第1個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)：8’hff，此外在pclk同一時(shí)鐘周期內(nèi)檢測(cè)第2行標(biāo)志line_2nd是否拉高，若未拉高說明此時(shí)外部模擬源信號(hào)輸入狀態(tài)異?；騟l1883解析異常，則此時(shí)行指針保持前一狀態(tài)不變，同時(shí)驅(qū)動(dòng)圖像編碼器芯片給出消隱黑電平數(shù)據(jù)8’h10，若此時(shí)line_2nd已經(jīng)拉高，則將行指針置為2；像素指針pixels在pclk的下降沿不斷累加1，eav狀態(tài)在(pixels<＝4)時(shí)，分別產(chǎn)生前導(dǎo)碼：8’hff、8’h00、8’h00、eavx，當(dāng)像素指針pixels>4時(shí)，跳到步驟3；

39、步驟3：狀態(tài)機(jī)進(jìn)入行消隱區(qū)，在像素指針滿足5<＝pixels<＝283時(shí)，在像素指針pixels的值為奇數(shù)時(shí)產(chǎn)生填充碼8’h10，在像素指針pixels的值為偶數(shù)時(shí)產(chǎn)生填充碼8’h80，當(dāng)像素指針滿足pixels>＝284時(shí)，跳到步驟4；

40、步驟4：狀態(tài)機(jī)進(jìn)入sav狀態(tài)，依據(jù)當(dāng)前所編碼的行數(shù)，分別進(jìn)入偶場(chǎng)消隱開始sav1、偶場(chǎng)數(shù)據(jù)開始sav2、奇場(chǎng)消隱開始sav4、奇場(chǎng)數(shù)據(jù)開始sav5狀態(tài)，采用步驟2的方法產(chǎn)生前導(dǎo)碼：8’hff、8’h00、8’h00、savx，當(dāng)像素指針pixels>288時(shí)，跳轉(zhuǎn)到步驟5；

41、步驟5：狀態(tài)機(jī)進(jìn)入數(shù)據(jù)編碼data狀態(tài)，根據(jù)ycbcr422的編碼格式，依次進(jìn)入：even狀態(tài)、y_data1狀態(tài)、odd狀態(tài)、y_data2狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)到像素指針pixels>＝1728，數(shù)據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移到eav，將行索引lines加1并將像素指針pixels置為1，并跳轉(zhuǎn)到步驟2；當(dāng)檢測(cè)到當(dāng)前編碼行數(shù)為625時(shí)，此時(shí)已完成1幀圖像的編碼，將數(shù)據(jù)狀態(tài)datadone拉高，同樣跳轉(zhuǎn)到步驟2，去判斷下一周期行指針應(yīng)該保持還是置為2。

42、本發(fā)明還提供了一種用于實(shí)現(xiàn)所述方法的系統(tǒng)。

43、本發(fā)明還提供了一種所述方法在機(jī)載吊艙圖像視頻顯示控制中的應(yīng)用。

44、(三)有益效果

45、本發(fā)明中處理器采用ep4ce115f23i7?fpga，通過20m時(shí)鐘50分頻成400khz作為i2c接口的配置時(shí)鐘，同時(shí)通過例化fpga內(nèi)部pll產(chǎn)生27m時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)bt656的編碼器協(xié)議，從而產(chǎn)生7121芯片的像素控制信息及同步消隱控制信號(hào)，來實(shí)現(xiàn)吊艙顯示屏的中心游標(biāo)的快慢指示，方向指示，寬窄視場(chǎng)指示。

46、本發(fā)明采用fpga作為主控，搭載行場(chǎng)分離芯片el1883和編碼器芯片saa7121來實(shí)現(xiàn)機(jī)載視頻的外同步顯示控制；該方法只需配置saa7121很少一部分寄存器，通過fpga的pal外同步顯示控制算法，很靈活地升級(jí)顯控邏輯軟件來適配各種畫面場(chǎng)景，其硬件電路設(shè)計(jì)成本低廉，并且主控芯片及編碼器芯片均有國產(chǎn)對(duì)標(biāo)產(chǎn)品。