機載冗余圖像處理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

0 引言

DVI(數(shù)字視頻接口)是當前數(shù)字顯示領域研究和應用的熱點，面向DVI輸出的視頻處理技術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)實意義。

根據(jù)DVI標準，一條TMDS通道可以達到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，這足以應付1 920x1 080@60 Hz(23寸LCD)的顯示要求。另外，為了擴充兼容性，DVI還可以使用第二條TMDS通道，這樣其帶寬將會超過3 Gb/s。也正是由于其較高的帶寬優(yōu)勢，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。模擬視頻的顯示是通過數(shù)字到模擬到數(shù)字的轉化實現(xiàn)的，而DVI接口無需進行這些轉換，直接數(shù)字到數(shù)字，避免了信號轉換而帶來的圖像質量損失，使圖像的清晰度和細節(jié)表現(xiàn)力都得到了大大提高。基于以上優(yōu)點，DVI接口被廣泛應用于航空、航天等領域。

1 總體方案設計

1.1 總體方案原理框圖

用戶輸入4路DVI信號，然后根據(jù)輸入信號特性進行選擇，將視頻信號實時顯示在液晶屏上。另外，將實時顯示的圖像回送給記錄儀，此時記錄儀實時記錄當前的信息以及故障信息，確保在全任務階段圖像顯示的正確性。根據(jù)設計要求，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內部豐富的邏輯資源和強大的IP核，配以相應的外部電路，構建出一個靈活、簡潔、可靠的機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編解碼設計

在很多設計中，設計人員為了方便，簡化電路，可能不會增加均衡器，對輸入信號不進行處理。從而在后期的產(chǎn)品試驗過程中，很容易就會出現(xiàn)信號顯示質量差，兼容性差的缺陷，導致整個產(chǎn)品重新設計或整改，延緩了產(chǎn)品交貨進度。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，對輸入、輸出信號進行轉換處理。這樣處理有如下優(yōu)點：傳輸距離較長，信號干擾小;外圍電路簡單，設計靈活、可靠;系統(tǒng)速度快、靈活性強、功能可擴展，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、外圍電路簡單等特點。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、外圍電路簡單等特點。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FPGA內部邏輯控制簡單、可靠。