一種基于fpga的3×3高清視頻矩陣切換裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電路領域，尤其是一種基于FPGA的3X3高清視頻矩陣切換裝置。
【背景技術】
[0002]目前市場上對于多路視頻顯示需求在增大，可能是一個視頻源對應多個顯示設備，也可能是多個視頻源對多個顯示設備，輸入輸出之間可以進行相互切換；同時目前市面上滿足切換同時滿足IP傳輸的很少，因此這就提出了視頻矩陣切換的需求。
[0003]現在的視頻傳輸逐步向高清發展，HDMI接口已逐漸成為高清視頻傳輸的標準接口。HDMI是一種數字化視頻/音頻接口技術，可同時傳輸視頻及音頻信號，最高數據傳輸速度為5Gbps，同時無需在信號傳輸前后進行模/數及數/模轉換。此外，HDMI可進行高寬帶數碼內容保護(HDCP )，防止視頻內容被非法復制。
[0004]目前，HDMI的最大傳輸距離約為15米左右，要實現更遠距離的視頻傳輸，必須對高清視頻/音頻數據進行轉換、壓縮，使之符合IP包傳輸各式，從而通過以太網絡進行傳輸。現有技術的主要缺點在于:
[0005]1、支持矩陣切換的設備，不支持IP傳輸或者編解碼處理；
[0006]2、市場上大多設備是具有固定模式電路，不能靈活切換；不能多路同時顯示或者不能支持多路同時輸入。
[0007]3、目前基于FPGA的視頻切換會出現圖像質量問題，在處理1080P等高清圖像的時候效果不好。
【實用新型內容】
[0008]為了解決上述技術問題，本實用新型的目的是:提供一種實現靈活切換并同時具有IP傳輸功能的基于FPGA的3X3高清視頻矩陣切換裝置。
[0009]本實用新型所采用的技術方案是:一種基于FPGA的3 X 3高清視頻矩陣切換裝置，包括有輸入接口芯片、HDMI接收芯片、輸出接口芯片、HDMI發射芯片、FPGA矩陣切換電路和中央處理模塊，所述輸入接口芯片的輸出端通過HDMI接收芯片連接至FPGA矩陣切換電路的輸入端，所述FPGA矩陣切換電路的輸出端通過HDMI發射芯片連接至輸出接口芯片的輸入端，所述FPGA矩陣切換電路與中央處理模塊連接，所述FPGA矩陣切換電路的輸入端為3路HDMI數據輸入端，所述FPGA矩陣切換電路的輸出端為3路HDMI數據輸出端，所述中央處理模塊還分別連接有IP網絡通信模塊、IP網絡控制模塊、Flash模塊、內存模塊、電源模塊、時鐘模塊、系統復位模塊和AMC管理單元。
[0010]進一步，所述FPGA矩陣切換電路包括有矩陣控制電路和HDMI 3X3矩陣切換電路，所述HDMI 3X3矩陣切換電路的輸入端與HDMI接收芯片的輸出端連接，所述HDMI 3X3矩陣切換電路的輸出端與HDMI發射芯片的輸入端連接，所述HDMI 3X3矩陣切換電路的控制端與矩陣控制電路的第一控制端連接，所述矩陣控制電路與中央處理模塊連接。
[0011]進一步，所述FPGA矩陣切換電路還包括有3輸入2輸出矩陣切換電路和2輸入3輸出矩陣切換電路，所述HDMI接收芯片的輸出端與3輸入2輸出矩陣切換電路的輸入端連接，所述3輸入2輸出矩陣切換電路的輸出端連接至中央處理模塊的HDMI信號輸入端，所述中央處理模塊的HDMI信號輸出端連接至2輸入3輸出矩陣切換電路的輸入端，所述2輸入3輸出矩陣切換電路的輸出端與HDMI發射芯片的輸入端連接，所述矩陣控制電路的第二控制端與3輸入2輸出矩陣切換電路的控制端連接，所述矩陣控制電路的第三控制端與2輸入3輸出矩陣切換電路的控制端連接。
[0012]進一步，所述FPGA矩陣切換電路采用的FPGA型號為XC6SLX150。
[0013]進一步，所述中央處理模塊采用TMS320DM8168視頻處理器。
[0014]進一步，所述IP網絡通信模塊和IP網絡控制模塊均采用88E6095交換芯片，所述IP網絡通信模塊連接至中央處理模塊上的第一 GMII接口，所述IP網絡控制模塊連接至中央處理模塊上的第二 GMII接口。
[0015]進一步，所述IP網絡通信模塊和IP網絡控制模塊均設置有用于與背板連接器連接的RJ45接口。
[0016]進一步，所述系統復位模塊包括有上電復位子模塊、手動復位子模塊和看門狗復位子模塊。
[0017]進一步，所述HDMI接收芯片采用ADV7611 HDMI接收器。
[0018]進一步，所述HDMI發射芯片采用ADV7511 HDMI發射器。
[0019]本實用新型的有益效果是:本實用新型通過FPGA完成3X3 HDMI信號的直接切換，不僅避免HDMI信號經過兩次色彩空間轉換后影響圖像質量，同時減小中央控制模塊的工作量；而在需要中央控制模塊處理時，利用矩陣切換控制電路完成信號的傳輸；同時還完成了通過IP實現與遠端設備的音視頻數據交互。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型裝置的結構框圖；
[0021]圖2為本實用新型中FPGA實現的矩陣切換電路結構框圖；
[0022]圖3為本實用新型中復位模塊的實現圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步說明:
[0024]參照圖1，一種基于FPGA的3 X 3高清視頻矩陣切換裝置，包括有輸入接口芯片、HDMI接收芯片、輸出接口芯片、HDMI發射芯片、FPGA矩陣切換電路和中央處理模塊，所述輸入接口芯片的輸出端通過HDMI接收芯片連接至FPGA矩陣切換電路的輸入端，所述FPGA矩陣切換電路的輸出端通過HDMI發射芯片連接至輸出接口芯片的輸入端，所述FPGA矩陣切換電路與中央處理模塊連接，所述FPGA矩陣切換電路的輸入端為3路HDMI數據輸入端，所述FPGA矩陣切換電路的輸出端為3路HDMI數據輸出端，所述中央處理模塊還分別連接有IP網絡通信模塊、IP網絡控制模塊、Flash模塊、內存模塊、電源模塊、時鐘模塊、系統復位模塊和AMC管理單元。
[0025]本實用新型中由FPGA實現了 3路輸入3路輸出的矩陣切換電路，在需要進行HDMI信號直接切換的時候，可以避免HDMI信號經過兩次色彩空間轉換后影響圖像質量，同時減小中央處理模塊的工作量。
[0026]參照圖2，進一步作為優選的實施方式，所述FPGA矩陣切換電路包括有矩陣控制電路和HDMI 3X3矩陣切換電路，所述HDMI 3X3矩陣切換電路的輸入端與HDMI接收芯片的輸出端連接，所述HDMI 3X3矩陣切換電路的輸出端與HDMI發射芯片的輸入端連接，所述HDMI 3X3矩陣切換電路的控制端與矩陣控制電路的第一控制端連接，所述矩陣控制電路與中央處理模塊連接。
[0027]本實用新型利用FPGA實現了單獨的矩陣控制電路，從而能夠靈活地實現中央處理模塊對HDMI信號的控制，在無需利用中央處理模塊對信號進行切換時，控制HDMI 3X3矩陣切換電路直接對HDMI接收芯片的輸出信號進行處理并輸出至HDMI發射芯片。
[0028]參照圖2，進一步作為優選的實施方式，所述FPGA矩陣切換電路還包括有3輸入2輸出矩陣切換電路和2輸入3輸出矩陣切換電路，所述HDMI接收芯片的輸出端與3輸入2輸出矩陣切換電路的輸入端連接，所述3輸入2輸出矩陣切換電路的輸出端連接至中央處理模塊的HDMI信號輸入端，所述中央處理模塊的HDMI信號輸出端連接至2輸入3輸出矩陣切換電路的輸入端，所述2輸入3輸出矩陣切換電路的輸出端與HDMI發射芯片的輸入端連接，所述矩陣控制電路的第二控制端與3輸入2輸出矩陣切換電路的控制端連接，所述矩陣控制電路的第三控制端與2輸入3輸出矩陣切換電路的控制端連接。
[0029]中央處理模塊主要接收2輸入3輸出矩陣切換電路的兩路HDMI音/視頻信號的網絡IP包，并處理后通過以太網傳輸到遠端；其次是由IP網絡通信模塊、IP網絡控制模塊接收、控制，并由中央處理模塊完成來自遠端以太網的IP音視頻信號的解壓縮，并形成HDMI音視頻信號，最后通過2輸入3輸出矩陣切換電路的兩路HDMI接口輸出。
[0030]本實用新型中選用的FPGA 為 Xilinx 的 Spartant6 系列的 XC6SLX150-2FGG900I，該芯片的1B具有6個bank，共288對差分I/O端口(也可配置為576個通用單模I/O 口)，物理接口豐富。
[0031]FPGA主要功能實現HMDI3入3出之間的矩陣切換，3選2以及2選3之間的矩陣切換；FPGA的配置通過GPMC總線實現。在FPGA內部進行切換的音視頻信號均為單模數字信號，視頻數據格式為16為YCbCr數據編碼格式，音頻數據格式為I2S數據編碼格式。
[0032]所述HDMI 3X3矩陣切換電路主要用于實現(經ADV7611接收轉換后)3路音視頻信號(共72條信號線)通過FPGA可以切換到任意3路輸出音視頻信號端口，然后經ADV7511轉換發送到3個HDMI接口。
[0033]所述3輸入2輸出矩陣切換電路主要用于實現(經ADV7611接收轉換后)3路音視頻信號(共72條信號線)通過FPGA可以切換到任意2路輸出音視頻信號端口，然后送到主控CPU完成音視頻打包壓縮，通過IP網線或者PCIe總線傳送至遠端。
[0034]所述2輸入3輸出矩陣切換電路主要用于實現將來自遠端IP網絡或者PCIe的音視頻信號(需經CPU進行數據解壓操作)通過FPGA可以切換到任意3路輸出音視頻信號端口，然后經ADV7511轉換發送到3個HDMI接口。
[0035]進一步作為優選的實施方式，所述FPGA矩陣切換電路采用的FPGA型號為XC6SLX150。
[0036]進一步作為優選的實施方