機載冗余圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(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，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(biāo)準(zhǔn)，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(yīng)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(zhuǎn)化實現(xiàn)的，而DVI接口無需進行這些轉(zhuǎn)換，直接數(shù)字到數(shù)字，避免了信號轉(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?；谝陨蟽?yōu)點，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

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(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大的IP核，配以相應(yīng)的外部電路，構(gòu)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(shè)計

在很多設(shè)計中，設(shè)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(zhì)量差，兼容性差的缺陷，導(dǎo)致整個產(chǎn)品重新設(shè)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(zhuǎn)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(shè)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(nèi)部邏輯控制簡單、可靠。