基于FPGA高速收發(fā)器的光纖視頻傳輸系統(tǒng)設計

嚴 飛，劉銀萍，劉文娟，孔劍輝

(1.南京信息工程大學 信息與控制學院，江蘇 南京 210044；2.南京信息工程大學 大氣物理學院，江蘇 南京 210044)

隨著信息傳輸方式逐漸被視頻取代，視頻圖像信息具有內(nèi)容豐富，直觀方便等特點[1-3]。由于視頻傳輸要求的實時性高、圖像容量大，對傳輸通道的帶寬要求較高，因此傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口已無法滿足高清視頻傳輸?shù)男枨?。而隨著片上系統(tǒng)的應用，F(xiàn)PGA發(fā)揮著越來越重要的作用[4-5]。光纖視頻傳輸[6-8]被廣泛應用于道路交通安全、監(jiān)控等方面。因此，在保證數(shù)據(jù)帶寬的同時，利用光纖進行高質(zhì)量的視頻圖像傳輸也顯得尤為重要。

2013年，唐清善等人提出了一種基于FPGA的DVI視頻光纖傳輸方案，在FPGA中實現(xiàn)了RGB和YUV的雙向轉(zhuǎn)換[9]。同年，廖加文針對大容量高清數(shù)字視頻通過電纜實現(xiàn)遠距離傳輸比較困難的缺點，提出了非壓縮高清數(shù)字視頻光纖傳輸設計方案[10]。2014年，孫風雷等人在研究視頻圖像傳輸技術的基本原理基礎上，采用一種以FPGA為核心的高清視頻圖像光纖傳輸系統(tǒng)，通過HDMI接口輸出高清視頻圖像[11]。與此同時，曾鵬飛采用信源編碼技術，將行、場同步信號以及像素時鐘信號編碼插入到行消隱信號中發(fā)送，解決了需要大容量的外部SDRAM緩存的問題[12]。

綜上所述，本文開展的基于FPGA的光纖視頻傳輸系統(tǒng)設計，對高清視頻的實時傳輸、信息顯示、工業(yè)生產(chǎn)、安保監(jiān)控等有著重要應用前景[13]。

1 系統(tǒng)整體構架

本系統(tǒng)硬件組成如圖1所示，主要包括帶有GTP功能的FPGA、DDR3存儲體、VGA接口、攝像頭接口和常用通訊接口等[14-15]。……