一種基于fpga的實(shí)時(shí)視頻處理實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于FPGA的實(shí)時(shí)視頻處理實(shí)驗(yàn)裝置，模擬信號(hào)板上設(shè)置有視頻解碼器、視頻存儲(chǔ)器和視頻A/D轉(zhuǎn)換器，數(shù)字信號(hào)處理板上設(shè)置有FPGA控制芯片、晶振電路和DSP控制芯片，F(xiàn)PGA控制芯片和DSP控制芯片之間采用雙口RAM通信連接，DSP控制芯片與所述計(jì)算機(jī)一之間采用I2C總線通信連接，DSP控制芯片與計(jì)算機(jī)二之間還采用光纖傳輸模塊通信連接，本實(shí)用新型通過不同的傳輸方式，了解視頻傳輸?shù)乃俣取①|(zhì)量等，在實(shí)驗(yàn)室，通過計(jì)算機(jī)一和計(jì)算機(jī)二可以對(duì)視頻圖像進(jìn)行比較，通過模擬信號(hào)板、數(shù)字信號(hào)處理板，能很好的理解FPGA的視頻處理性能，并在了解FPGA視頻處理的同時(shí)，了解FPGA與光纖傳輸相結(jié)合的效果，提高學(xué)生的動(dòng)手能力以及思考能力。
【專利說明】
一種基于FPGA的實(shí)時(shí)視頻處理實(shí)驗(yàn)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于視頻處理實(shí)驗(yàn)輔助器械技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于FPGA的實(shí)時(shí)視頻處理實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著集成電路、電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展，在高校的集成電路、邏輯電路以及計(jì)算機(jī)的學(xué)習(xí)中，由于這些知識(shí)比較抽象，單純依靠老師的講解，很難對(duì)其進(jìn)行深入的理解與應(yīng)用，而由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備器件由于比較直觀，利于學(xué)生去思考、動(dòng)手直觀的去了解、體會(huì)電子技術(shù)和集成電路的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，因此，教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備對(duì)于電子信息教學(xué)來說，十分重要。而隨著FPGA性能的優(yōu)越，越來越多的高校開展FPGA相關(guān)課程，而在FPGA的應(yīng)用中，視頻采集、處理與傳輸是FPGA應(yīng)用的關(guān)鍵分支，因此，如何設(shè)計(jì)一種基于FPGA的實(shí)時(shí)視頻處理實(shí)驗(yàn)裝置，對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)具有積極的直觀意義，有利于提高學(xué)生的動(dòng)手能力。但是，目前的FPGA在視頻處理與傳輸中的應(yīng)用平臺(tái)雖然比較多，但是并部適合實(shí)驗(yàn)裝置，究其原因是，缺少對(duì)比的效果，對(duì)于初學(xué)者來說，難以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)選擇與比較，這就導(dǎo)致對(duì)FGPA的視頻處理與傳輸性能了解甚少，不利于鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力。同時(shí)，隨著光纖技術(shù)的不斷發(fā)展，光纖的應(yīng)用越來越廣泛。光纖以其頻帶寬、容量大、衰減小等優(yōu)點(diǎn)為通信領(lǐng)域帶來了改革和創(chuàng)新，形成了一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)。數(shù)字通信對(duì)比傳統(tǒng)的模擬通信有抗干擾能力強(qiáng)、適用范圍廣、保密性能強(qiáng)、易于集成、功能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，數(shù)字光纖通信兼有兩者的優(yōu)點(diǎn)，必將成為通信領(lǐng)域的發(fā)展方向。視頻信號(hào)的光纖傳輸有實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、清晰的優(yōu)點(diǎn)。因此，如何將光纖傳輸應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)與應(yīng)用具有極其重要的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)問題，提供一種基于FPGA的實(shí)時(shí)視頻處理實(shí)驗(yàn)裝置，可以較為快速、方便的實(shí)現(xiàn)視頻處理與傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)，通過不同的傳輸方式，了解視頻傳輸?shù)乃俣?、質(zhì)量等，在實(shí)驗(yàn)室，通過計(jì)算機(jī)一和計(jì)算機(jī)二可以對(duì)視頻圖像進(jìn)行比較，同時(shí)，通過模擬信號(hào)板、數(shù)字信號(hào)處理板，能很好的理解FPGA的視頻處理性能，并在了解FPGA視頻處理的同時(shí)，了解FPGA與光纖傳輸相結(jié)合的效果，提高學(xué)生的動(dòng)手能力以及思考能力。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:一種基于FPGA的實(shí)時(shí)視頻處理實(shí)驗(yàn)裝置，其包括實(shí)驗(yàn)箱、視頻攝像頭和設(shè)置在實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)部的模擬信號(hào)板、數(shù)字信號(hào)處理板、光纖傳輸模塊、計(jì)算機(jī)一和計(jì)算機(jī)二，其特征在于，所述的模擬信號(hào)板上設(shè)置有視頻解碼器、視頻存儲(chǔ)器和視頻A/D轉(zhuǎn)換器，所述視頻解碼器的輸入端與所述視頻攝像頭連接，所述視頻解碼器的輸出端分別與所述視頻存儲(chǔ)器和所述視頻A/D轉(zhuǎn)換器連接，所述數(shù)字信號(hào)處理板上設(shè)置有FPGA控制芯片、晶振電路和DSP控制芯片，所述FPGA控制芯片和DSP控制芯片之間采用雙口 RAM通信連接，所述DSP控制芯片與所述計(jì)算機(jī)一之間采用I2C總線通信連接，且所述DSP控制芯片與所述計(jì)算機(jī)一之間設(shè)置有D/A轉(zhuǎn)換芯片一和模擬信號(hào)放大器一，所述DSP控制芯片與計(jì)算機(jī)二之間還采用所述光纖傳輸模塊通信連接，所述光纖傳輸模塊采用單光纖雙向傳輸芯片，單光纖雙向傳輸芯片上依次連接串并轉(zhuǎn)換芯片、D/A轉(zhuǎn)換芯片二和模擬信號(hào)放大器二，所述D/A轉(zhuǎn)換芯片一與D/A轉(zhuǎn)換芯片二采用相同的芯片，所述模擬信號(hào)放大器一和模擬信號(hào)放大器一米用相同的芯片。
[0005]進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述視頻存儲(chǔ)器采用ISSI公司的IS42S16400 SDRAM芯片和IS61LV51216 SRAM來存儲(chǔ)視頻圖像。
[0006]進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述D/A轉(zhuǎn)換芯片一和D/A轉(zhuǎn)換芯片二均采用ANALOG公司的視頻轉(zhuǎn)換芯片ADV7123。
[0007]進(jìn)一步，作為優(yōu)選，所述DSP控制芯片上設(shè)置有視頻同步分離器，所述視頻同步分離器分別與所述計(jì)算機(jī)一和計(jì)算機(jī)二連接，且所述視頻同步分離器采用LM1881芯片。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0009]本實(shí)用新型提供的一種基于FPGA的實(shí)時(shí)視頻處理實(shí)驗(yàn)裝置，可以較為快速、方便的實(shí)現(xiàn)視頻處理與傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)，通過不同的傳輸方式，了解視頻傳輸?shù)乃俣?、質(zhì)量等，在實(shí)驗(yàn)室，通過計(jì)算機(jī)一和計(jì)算機(jī)二可以對(duì)視頻圖像進(jìn)行比較，同時(shí)，通過模擬信號(hào)板、數(shù)字信號(hào)處理板，能很好的理解FPGA的視頻處理性能，并在了解FPGA視頻處理的同時(shí)，了解FPGA與光纖傳輸相結(jié)合的效果，提高學(xué)生的動(dòng)手能力以及思考能力。
【附圖說明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型一種基于FPGA的實(shí)時(shí)視頻處理實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2為本實(shí)用新型一種基于FPGA的實(shí)時(shí)視頻處理實(shí)驗(yàn)裝置的單光纖雙向傳輸芯片連接結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0013]請參閱圖1，本實(shí)用新型提供一種技術(shù)方案:一種基于FPGA的實(shí)時(shí)視頻處理實(shí)驗(yàn)裝置，其包括實(shí)驗(yàn)箱、視頻攝像頭和設(shè)置在實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)部的模擬信號(hào)板、數(shù)字信號(hào)處理板、光纖傳輸模塊、計(jì)算機(jī)一和計(jì)算機(jī)二，其特征在于，所述的模擬信號(hào)板上設(shè)置有視頻解碼器、視頻存儲(chǔ)器和視頻A/D轉(zhuǎn)換器，所述視頻解碼器的輸入端與所述視頻攝像頭連接，所述視頻解碼器的輸出端分別與所述視頻存儲(chǔ)器和所述視頻A/D轉(zhuǎn)換器連接，所述數(shù)字信號(hào)處理板上設(shè)置有FPGA控制芯片、晶振電路和DSP控制芯片，所述FPGA控制芯片和DSP控制芯片之間采用雙口 RAM通信連接，所述DSP控制芯片與所述計(jì)算機(jī)一之間采用I2C總線通信連接，且所述DSP控制芯片與所述計(jì)算機(jī)一之間設(shè)置有D/A轉(zhuǎn)換芯片一和模擬信號(hào)放大器一，所述DSP控制芯片與計(jì)算機(jī)二之間還采用所述光纖傳輸模塊通信連接，所述光纖傳輸模塊采用單光纖雙向傳輸芯片，單光纖雙向傳輸芯片上依次連接串并轉(zhuǎn)換芯片、D/A轉(zhuǎn)換芯片二和模擬信號(hào)放大器二，所述D/A轉(zhuǎn)換芯片一與D/A轉(zhuǎn)換芯片二采用相同的芯片，所述模擬信號(hào)放大器一和模擬信號(hào)放大器一采用相同的芯片。單光纖雙向傳輸芯片可以采用型號(hào)為HNMS-XEMC41XSC 20，工作波長在T1310匪/R1550匪的單纖雙向一體化收發(fā)芯片，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，轉(zhuǎn)換后的差分信號(hào)由RD+和RD-輸出，如圖2所示。
[0014]在本實(shí)施例中，所述視頻存儲(chǔ)器采用ISSI公司的IS42S16400 SDRAM芯片和IS61LV51216 SRAM來存儲(chǔ)視頻圖像。其中SRAM作為圖像緩沖區(qū)，存儲(chǔ)當(dāng)前捕捉的一幅圖像，按幀存取。SDRAM中開辟兩個(gè)區(qū)，前一個(gè)區(qū)用來存儲(chǔ)背景參考圖像，后一個(gè)區(qū)用來存儲(chǔ)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)圖像。
[0015]其中，所述D/A轉(zhuǎn)換芯片一和D/A轉(zhuǎn)換芯片二均采用ANALOG公司的視頻轉(zhuǎn)換芯片ADV7123。芯片集成了三路高速D/A轉(zhuǎn)換器，具有330MBPS的數(shù)據(jù)吞吐量、80MHz的流水線、1bits數(shù)據(jù)寬度，另外有視頻控制信號(hào)復(fù)合同步SYNC和復(fù)合消隱BLANK，D/A送出的模擬視頻信號(hào)可直接送VGA顯示。
[0016]此外，所述DSP控制芯片上設(shè)置有視頻同步分離器，所述視頻同步分離器分別與所述計(jì)算機(jī)一和計(jì)算機(jī)二連接，且所述視頻同步分離器采用1111881芯片。1111881可以從0.5?2V標(biāo)準(zhǔn)負(fù)極性NTSC制、PAL制或SECAM制視頻信號(hào)中提取組合同步、場同步、奇偶場識(shí)別等信號(hào)，這些信號(hào)都是進(jìn)行圖像數(shù)字采集所需要的同步信號(hào)。
[0017]本實(shí)用新型可以較為快速、方便的實(shí)現(xiàn)視頻處理與傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)，通過不同的傳輸方式，了解視頻傳輸?shù)乃俣取①|(zhì)量等，在實(shí)驗(yàn)室，通過計(jì)算機(jī)一和計(jì)算機(jī)二可以對(duì)視頻圖像進(jìn)行比較，同時(shí)，通過模擬信號(hào)板、數(shù)字信號(hào)處理板，能很好的理解FPGA的視頻處理性能，并在了解FPGA視頻處理的同時(shí)，了解FPGA與光纖傳輸相結(jié)合的效果，提高學(xué)生的動(dòng)手能力以及思考能力。
[0018]盡管已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本實(shí)用新型的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于FPGA的實(shí)時(shí)視頻處理實(shí)驗(yàn)裝置，其包括實(shí)驗(yàn)箱、視頻攝像頭和設(shè)置在實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)部的模擬信號(hào)板、數(shù)字信號(hào)處理板、光纖傳輸模塊、計(jì)算機(jī)一和計(jì)算機(jī)二，其特征在于，所述的模擬信號(hào)板上設(shè)置有視頻解碼器、視頻存儲(chǔ)器和視頻A/D轉(zhuǎn)換器，所述視頻解碼器的輸入端與所述視頻攝像頭連接，所述視頻解碼器的輸出端分別與所述視頻存儲(chǔ)器和所述視頻A/D轉(zhuǎn)換器連接，所述數(shù)字信號(hào)處理板上設(shè)置有FPGA控制芯片、晶振電路和DSP控制芯片，所述FPGA控制芯片和DSP控制芯片之間采用雙口 RAM通信連接，所述D SP控制芯片與所述計(jì)算機(jī)一之間采用I2C總線通信連接，且所述DSP控制芯片與所述計(jì)算機(jī)一之間設(shè)置有D/A轉(zhuǎn)換芯片一和模擬信號(hào)放大器一，所述DSP控制芯片與計(jì)算機(jī)二之間還采用所述光纖傳輸模塊通信連接，所述光纖傳輸模塊采用單光纖雙向傳輸芯片，單光纖雙向傳輸芯片上依次連接串并轉(zhuǎn)換芯片、D/A轉(zhuǎn)換芯片二和模擬信號(hào)放大器二，所述D/A轉(zhuǎn)換芯片一與D/A轉(zhuǎn)換芯片二采用相同的芯片，所述模擬信號(hào)放大器一和模擬信號(hào)放大器一采用相同的芯片。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA的實(shí)時(shí)視頻處理實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述視頻存儲(chǔ)器采用ISSI公司的IS42S16400 SDRAM芯片和IS61LV51216 SRAM來存儲(chǔ)視頻圖像。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FPGA的實(shí)時(shí)視頻處理實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述D/A轉(zhuǎn)換芯片一和D/A轉(zhuǎn)換芯片二均采用ANALOG公司的視頻轉(zhuǎn)換芯片ADV7123。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的一種基于FPGA的實(shí)時(shí)視頻處理實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:所述DSP控制芯片上設(shè)置有視頻同步分離器，所述視頻同步分離器分別與所述計(jì)算機(jī)一和計(jì)算機(jī)二連接，且所述視頻同步分離器采用LM1881芯片。
【文檔編號(hào)】H04N7/18GK205453962SQ201620216010
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月18日
【發(fā)明人】史曉洋, 郝曉丁, 李萌
【申請人】史曉洋