基于fpga的高清图像光纤传输器设计.doc

基于FPGA的高清图像光纤传输器设计基于FPGA的图像光纤传输系统设计董林粒郭大江2成都理工大学信息科学与技术学院,成都610059)摘要:提出一种基于FPGA和光纤的图像传输系统,阐述使用Lattice公司的FPGA和SDRAM构建图像缓存模块以及使用其内嵌的高速串口(SERDES)代替传统的串并转化器来完成图像光纤传输的方法。着重介绍系统的硬件设计和基于的FGPA的相关实现技术。关键词:FPGA,光纤传输系统,高速串口,图像缓存,DDR2SDRAMAbstract:ThispaperpresentanimagetransmissionsystembasedonFPGAandopticalfiber,introducestheuseofLattice’’:FPGA,Opticalfibertransmissionsystem,SERDES,ImageCache,DDR2SDRAM0引言DVI传输是数字信号直接传送到显示设备上,因此它的速度快,信号衰减,图1:图像光纤传输器系统框图整个光纤传输系统的工作流程:在发送端,前端DVI解码部分将DVI信号解码成YUV或者RGB格式的并行数据流后送至FPGA,FPGA与片外的SDRAM完成图像数据缓存,并且FPGA内嵌的高速串口(SERDES)将缓存数据进行并串转换形成高速串行数据,然后将数据发送出去,光纤模块接收到数据后,将电信号转化成光信号通过光纤传输。在接收端,工作流程与发送端相反,先是光纤模块将光信号转化成电信号后送给FPGA,FPGA内嵌的SERDES模块将高速串行数据进行串并转换后送给图像缓存模块,然后DVI编码模块对图像缓存模块中的数据完成DVI信号编码。2系统设计整个图像光纤传输系统设计的关键在于FPGA硬件设计、图像缓存部分设计、串并转换逻辑、光纤模块设计和FIFO控制设计,由于DVI解码模块和编码模块比较成熟,限于篇幅原因不在本文讨论之列。,FPGA作为系统的核心部件,主要完成数据的串并转换、数据缓存以及编解码逻辑控制等功能,其核心任务是3G-SDI接口设计和基于双端口存储器(EmbeddedBlockRAM)的FIFO设计。系统考虑到逻辑资源容量、I/O接口、以及与SDRAM连接High-speedI/O资源等情况后,选用Lattice公司ECP3-35-484,该器件具有33K的LUTs(逻辑单元)、295个可配置IO引脚、丰富的PLL和DLL资源、支持SDRAM的High-SpeedIO接口、以具有4个通道的EmbeddedSERDES,满足系统需求。Lattice公司ECP3系列FPGA内嵌的SERDES模块是一种高速串行收发器,-SDI信号传输、支持8B/10B线路编解码、串并转换、行提取与插入、视频成帧和时序提取、CRC编解码等功能。同时可以与光纤模块进行无缝连接,从而简化设计。SERDES可以通过Lattice的ispLEVER软件中的IPexpress工具来生成。物理层上推荐采用3G-