视频生成和获取装置以及用于测试视频显示系统的pxi系统的制作方法
【专利摘要】公开了视频生成和获取装置（2）和用于测试视频显示系统的PXI系统（1）。视频生成和获取装置（2）基于PXI技术并且被设计成：从被测试的一个或多个视频显示系统和/或从一个或多个视频源获取具有不同视频格式的多个输入视频信号；接收一个或多个输入同步信号；处理所述输入视频信号中的一个或多个输入视频信号；从所述输入视频信号中的一个或多个输入视频信号执行帧抓取；生成并输出具有不同视频格式的多个视频测试图案；以及生成并输出具有不同视频格式并且每个都与相应输入同步信号同步的一个或多个视频信号。
【专利说明】视频生成和获取装置以及用于测试视频显示系统的PXj系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及用于视频生成和获取的PXI (用于仪器的PCI扩展)装置。
[0002]可以有利地使用本实用新型来分析和测试具有基于不同视频格式和/或标准的视频接口的视频显示系统，特别是具有模拟视频输入和/或输出接口和/或数字视频输入接口并且被设计成用于民用或军用的视频显示系统。
[0003]具体地，本实用新型在对用在汽车部门、航空电子部门、电子信息部门、国土安全部门、能源部门、铁路部门、生物医学部门等中的视频显示系统的测试中得到了有利的但不排他的应用。
【背景技术】
[0004]已经知道，用在例如飞行器、火车、机动车辆、制造厂、能量生产厂、生物医学设备等中的许多关键系统的效率取决于精密视频显示系统和/或取决于视频显示系统的精密图形人机接口(HMI)。
[0005]特别地，在过去几年设计出了越来越复杂、灵活、高功率的视频显示系统，因而导致确保这种系统的足够程度的可靠性所需要的测试量的大幅增加。
[0006]目前，使用特定电子装置来测试视频显示系统，特别是通过向其输入接口馈送预定乂的视频图案。
实用新型内容
[0007]鉴于视频显示系统不断增大的复杂性和灵活性、并因此鉴于测试这种系统的难度， 申请人:感受到了对设计用于测试视频显示系统的新型电子装置的需求，该装置被设计成获取视频信号和生成视频图案，并且具有高的使用便利性和效率。
[0008]因此，本实用新型的目的是提供被设计成获取视频信号和生成视频图案并且具有高的使用便利性和效率的新型电子装置。
[0009]该目的通过本实用新型得以实现，因为它涉及一种视频生成和获取装置，其基于PXI技术并且被设计成:
[0010].从被测试的一个或多个视频显示系统和/或从一个或多个视频源获取具有不同视频格式的多个输入视频信号；
[0011]?接收一个或多个输入同步信号；
[0012].处理所述输入视频信号中的一个或多个输入视频信号；
[0013].从所述输入视频信号中的一个或多个输入视频信号执行帧抓取；
[0014].生成并输出具有不同视频格式的多个视频测试图案；以及
[0015].生成并输出具有不同视频格式并且每个都与相应输入同步信号同步的一个或多个视频信号。
[0016]优选地，视频生成和获取装置被设计成经由软件并且借助于ΡΠ总线是完全可控制的。
[0017]再次优选地，视频生成和获取装置包括在时间和幅度上完全可编程的视频输出接P。
[0018]便利地，视频生成和获取装置包括:
[0019].主ΡΠ板，其具有多个输入接口并且被设计成连接到ΡΠ总线并且
[0020]-通过所述ΡΠ总线从控制器接收命令和/或控制信号，以及
[0021]-通过所述输入接口接收电力供应、具有不同视频格式的多个输入视频信号以及一个或多个输入同步信号；以及
[0022]?从Ρxi板，其具有多个视频输出接口、以层叠(sandwich)方式与所述主ΡΠ板机械地耦合并且被设计成
[0023]-从所述主ΡΠ板接收主时钟信号和电力供应，以及
[0024]-通过至少串行通信总线与所述主ΡΠ板交换数据。
[0025]更便利地，所述主ΡΠ板被设计成:
[0026].通过所述输入接口获取具有不同视频格式的多个输入视频信号；
[0027]?借助于特定图形处理单元执行所述输入视频信号中的一个或多个输入视频信号的图形处理；
[0028].管理所述电力供应和重置；
[0029].作为朝着所述PXI总线的接口来工作；以及
[0030].管理和控制整个所述视频生成和获取装置。
[0031 ] 再次更便利地，所述从ΡΠ板被设计成:
[0032].生成并通过所述视频输出接口输出具有不同视频格式的多个视频测试图案以及具有不同视频格式并且每个都与相应输入同步信号同步的一个或多个视频信号；以及
[0033].对所述视频输出接口进行管理和编程。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]为了更好地理解本实用新型，现在将参照附图(未按比例)描述仅意在作为例子而不应解释为限制的优选实施例，其中:
[0035].图1示意性地示出了包括根据本实用新型优选实施例的视频生成和获取装置的PXI系统；
[0036].图2更详细地示出了图1中示出的视频生成和获取装置的主ΡΠ板；
[0037].图3示出了根据图2中示出的主ΡΠ板的本实用新型优选实施例的经性能优化的布局。
[0038].图4示出了根据图1中示出的视频生成和获取装置的从ΡΠ板的本实用新型优选实施例的经性能优化的布局。
【具体实施方式】
[0039]呈现以下描述以使得本领域技术人员能够作出和使用本实用新型。对实施例的各种修改在不脱离如要求保护的本实用新型范围的情况下，将会对本领域技术人员是明显的。因而，本实用新型并非意在限于示出和描述的实施例，而是应当被赋予与本文中描述和要求保护的原理和特征一致的最广泛保护范围。
[0040]本实用新型关注符合ΡΠ平台(g卩，基于ΡΠ技术，即，被设计成连接到ΡΠ总线和/或要集成到PXI系统中)的视频生成和获取装置。
[0041]特别地，根据本实用新型的视频生成和获取装置包括总体上占用两个ΡΠ槽的两个层叠耦合的PXI板。
[0042]详细地，根据本实用新型的视频生成和获取装置被设计成:
[0043].例如从被测试的一个或多个视频显示系统和/或从一个或多个视频源获取具有不同视频格式和/或基于不同视频标准的多个视频信号；
[0044].生成具有不同视频格式和/或基于不同视频标准的多个视频图案，以便测试具有多个视频接口的视频显示系统，所述多个视频接口具有不同格式和/或基于不同视频标准；
[0045].使视频输出接口在时间和幅度上完全可编程；以及
[0046].实施许多功能，比如帧抓取和同步锁相功能。
[0047]对于同步锁相功能，这是根据本实用新型的视频生成和获取装置所提供的很重要功能。事实上，同步锁相功能当被执行时使得视频生成和获取装置生成与输入参考信号同步的输出视频信号。
[0048]视频生成和获取装置经由软件并且借助于ΡΠ总线是完全可控制的。
[0049]便利地，可以使用视频生成和获取装置来:
[0050].生成具有不同视频格式和/或基于不同视频标准的测试视频图案以便测试视频显示系统；和/或
[0051].从被测试的一个或多个视频显示系统获取具有不同视频格式和/或基于不同视频标准的视频信号以便与参考图像自动比较；和/或
[0052].输出在输入中接收到的、或者基于一个或多个位图文件生成的、或者被合成地生成并与外部参考同步(同步锁相功能)的图像。
[0053]此外，可以将视频生成和获取装置便利地用作:
[0054].被集成到基于ΡΠ核心的自动测试系统中的工具；和/或
[0055].配备有它自己的控制器的ΡΠ机架中插入的独立仪器。
[0056]在这方面，图1示出了用于测试视频显示系统的ΡΠ系统(整体上用I表示)的架构框图，该PXI系统包括根据本实用新型优选实施例的视频生成和获取装置(整体上用2表示)。
[0057]特别地，如图1中所示，PXI系统I包括:
[0058].PXI 总线 11;
[0059].连接到PXI总线11的系统控制器12 ;以及
[0060].连接到ΡΠ总线11的视频生成和获取装置2。
[0061 ] 详细地，视频生成和获取装置2包括:
[0062].主ΡΠ板21，其连接到ΡΠ总线11、具有多个输入接口并且被设计成
[0063]-通过ΡΠ总线11从系统控制器12接收命令和/或控制信号，以及
[0064]-通过输入接口接收电力供应以及包括格式/标准不同的输入视频信号和一个或多个同步信号的多个输入信号；以及[0065].从ΡΠ板22，其具有包括视频输出接口的多个输出接口、与主ΡΠ板21层叠地耦合(仅为了描述清楚起见而在图1中将从PXI板22示为与主PXI板21间隔开)并且被设计成
[0066]-从其接收主时钟信号和电力供应，以及
[0067]-通过一个或多个串行通信总线(优选地通过I2C总线)与其交换数据。
[0068]具体地，借助于特定连接器和精密机械将从ΡΠ板22以层叠方式机械地连接到主PXI 板 21。
[0069]主PXI板21专用于:
[0070].视频获取；
[0071]?借助于特定图形处理单元(GPU)(为了图示简单起见而未在图1中示出)的图形处理；
[0072].电力供应和重置的管理；
[0073].与ΡΠ总线11的对接；以及
[0074].一般地，整个视频生成和获取装置2的管理和控制。
[0075]从PXI板22 专用于:
[0076].输出视频图案的和经输出同步的视频信号的生成；以及
[0077]?视频输出接口的管理和编程。
[0078]优选地，从ΡΠ板22包括视频生成和获取装置2的所有模拟部分并且被设计成作为朝着专用于帧抓取的处理部分的所获取的视频信号的驱动器来工作。
[0079]两个ΡΠ板均配备有可编程组件。
[0080]特别地，主ΡΠ板21包括:复杂可编程逻辑器件(CPLD)(为了图示简单起见而未在图1中示出)，专用于:
[0081]?重置的管理；
[0082].输入信号向GPU的路由；以及
[0083].同步输入上同步锁相功能的执行。
[0084]从ΡΠ板22包括:现场可编程门阵列(FPGAX为了图示简单起见而未在图1中示出)，专用于:
[0085].从GPU向输出连接器的输出的路由；
[0086].视频信号和同步输出的建模；
[0087]?双倍数据速率同步动态随机存取存储器(DDR SDRAM)(为了图示简单起见而未在图1中示出)的控制；
[0088].识别标签在输出视频图案上的叠加；以及
[0089].PXI总线11的管理。
[0090]此外，GPU管理外围组件互联(PCI)协议以及用来对数模转换器(DAC)和模数转换器(ADC)(为了图示简单起见而未在图1中示出)进行编程以便视频转换的I2C总线。
[0091]板是完全可编程的并且是完全免ITAR的(其中，ITAR表小:国际武器贸易条例)。
[0092]为了更详细地描述视频生成和获取装置2，在图2中示出了主ΡΠ板21的功能框图，其中，也示出了 GPU (被表示为211)和可编程逻辑器件(PLD)(被表示为212)。特别地，结合图2，注意图2中示出的功能框图对于技术人员而言直接和明确可理解的事实是重要的。因此，为了使得本说明书无需详述，以下将由于它们如先前所说对于技术人员而言直接和明确可理解所以不会描述图2中示出的一些特征和组件。
[0093]对于PXI总线11的主控制器角色被给予借助于特定固件在使用中管理主PXI板21与ΡΠ总线11之间的接口信号的PLD212。此外，还向PLD212分配确保正确协议时序的任务。
[0094]便利地，PLD212被划分成每个都由相应专用固件管理的八个独立的感兴趣区域。
[0095]考虑到电力管理的重要性，视频生成和获取装置2优选地被设计成具有三个不同的电力供应，这三个电力供应上的残余纹波低于100 μ V。视频生成和获取装置2是热平衡的，它的独立消耗约为1.1Α，其中电流的动态波动高达1.84Α的最大值。最重要的动态负载发生在GPU211执行图形处理时。
[0096]通过使用特殊振荡器来得到主时钟信号的超精密值，视频生成和获取装置2被便利地设计为具有时钟的管理和控制逻辑，其中用于同步信号的规格在每十亿±0.05的水平。
[0097]根据最高工程标准、最大限度地考虑可测试性设计、信号完整性和单位成本设计的概念来完全地设计视频生成和获取装置2。特别地，所述工程概念已导致了用于视频生成和获取装置2的经性能优化的布局。在这方面，图3和4示出了根据分别用于主ΡΠ板21和从ΡΠ板22的本实用新型优选实施例的经性能优化的布局。特别地，参照图3和4，注意图3和4中示出的布局对于技术人员而言直接和明确可理解的事实是重要的。
[0098]以下，为了描述简单起见，将使用与已知视频标准和/或格式(如RGB、Y/C、CVBS,CYSNC, HSYNC, VSYNC, PAL等)相关的一些已知缩写，这些缩写对于技术人员而言直接和明确可理解。
`[0099]便利地，视频生成和获取装置2被设计成具有和/或提供和/或实施以下主要特征:
[0100].可加载的位图视频图案；
[0101]?合成视频测试图案生成；
[0102].用于多重显示(例如，多达四个)的视频RGB测试图案生成；
[0103].视频测试信号生成(WFG/CSG)；
[0104].从外部视频源(CVBS和/或Y/C和/或RGB)的视频获取(或捕捉或实况)；
[0105].从输入视频的帧抓取；
[0106]?输入视频与具有α混合和透明特征的多达三个合成画面之间的输出重叠；
[0107].CSYNC外部同步(重叠+同步锁相)，特别是用于同步锁相功能的视频输入、CSYNC、黑色突发外部同步；
[0108].视频同步发生器(RGB输出DAC上的CSYNC、HSYNC, VSYNC)；
[0109].幅度和时间可编程视频同步生成；
[0110].LVDS、LVTTL、LVCMOS 视频输出同步生成；
[0111].视频复合信号发生器(CVBS和/或Y/C输出)；
[0112].通过FPGA的复合视频信号编码器(CVBS和/或Y/C)
[0113].符合STANAG的视频输出，特别是符合STANAG3350类别B ；
[0114]?符合PAL的视频输出；[0115].通过TCP/IP接口的远程控制；
[0116]?用于SYNC和视频信号的完全独立电压电平可编程性；
[0117]?通过自适应控制的RGB输出电压失配校正；
[0118].DVI (数字视觉接口)输出；
[0119].由相应的叠加的标签便利地表征的多个(例如多达12个)独立单色视频信号输出；以及
[0120].多个(例如多达六个)单色、Y/C、CVBS, RGB非标准视频信号的合成；以及
[0121]?多个(例如多达四个)独立RGB输出。
[0122]优选地，视频生成和获取装置2的(特别是主PXI板21的)输入接口包括:
[0123].模拟视频同步输入；
[0124].数字TTL视频同步输入；
[0125].Y/C模拟视频输入；
[0126].模拟黑色突发视频输入；
[0127].多个模拟CVBS视频输入；以及
[0128]?模拟RGB视频输入。
[0129]再次优选地，视频生成和获取装置2的(特别是从ΡΠ板22的)输出接口包括:
[0130].多个(例如六个)时间和幅度可编程合成输出接口，被设计成提供
[0131]-多个可编程模拟RGB视频输出，
[0132]-多个可编程模拟复合视频输出，
[0133]-多个可编程模拟CVBS视频输出，
[0134]-多个可编程模拟Y/C视频输出，
[0135]-多个可编程模拟单色视频输出，
[0136]-多个可编程模拟HSYNC输出，
[0137]-多个可编程模拟VSYNC输出，以及
[0138]-多个可编程模拟CSYNC输出；以及
[0139].多个(例如六个)标准输出接口，被设计成提供
[0140]-符合STANAG3350类别B的多个模拟RGB视频输出，
[0141]-符合PAL标准的多个模拟单色视频输出，
[0142]-符合PAL标准的多个模拟Y/C视频输出，
[0143]-符合PAL标准的多个模拟CVBS视频输出，
[0144]-符合STANAG3350类别B的多个模拟HSYNC输出，
[0145]-符合STANAG3350类别B的多个模拟VSYNC输出，
[0146]-符合STANAG3350类别B的多个模拟CSYNC输出，
[0147]-数字DVI输出(例如，50Hz 处的 800x600、60Hz 处的 800x600、50Hz 处的 1024x768、60Hz 处的 1024x768)，
[0148]-多个LVCMOS数字HSYNC输出信号，
[0149]-多个LVCMOS数字VSYNC输出信号，
[0150]-多个LVC MOS数字CSYNC输出信号，
[0151]-差分数字HSYNC输出信号，以及[0152]-差分数字VSYNC输出信号。
[0153]可用来制造视频生成和获取装置2的优选技术是:
[0154]?表面装配技术(SMT)(微型和小型球栅阵列(BGA)、组件0402、精细节距)；
[0155]?按压配合装配技术；
[0156].无铅设备和符合ROHS的(根据欧盟限制有害物质指令)材料；以及
[0157].IPC2级消费者定性评级。
[0158]从以上内容清楚的是，根据本实用新型的视频生成和获取装置具有使得它的使用便利性和效率高的多个新型技术特征。
[0159]特别地，注意如今不存在基于ΡΠ总线并且能够同时获取和生成视频的单个视频测试工具的事实是重要的。即使考虑不基于PXI技术的独立视频测试装置，如今也不存在具有如下能力的单个独立视频测试装置:
[0160].提供与根据本实用新型的视频生成和获取装置之一可比较的同时输入和输出量；以及
[0161].执行根据本实用新型的视频生成和获取装置可以执行的所有功能。
[0162]具体地，根据本实用新型的视频生成和获取装置执行先述功能的能力导致所述装置的使用中的以下技术优点:
[0163].使用单个工具而不是多个单独装置的可能性；
[0164].支持多个非PXI工具所需的机械手段的消除以及因此，其设计和机械实施的成本的随之消除；以及
[0165].自动测试软件向单个装置中而不是向多个工具中集成的复杂性、时间和成本的削减。
[0166]根据本实用新型的视频生成和获取装置允许借助于经由软件并且借助于ΡΠ总线完全可控制的单个工具、有可能与外部同步参考同步(同步锁相功能)地同时仿真基于被测试系统的不同视频格式/标准的多个视频接口。
[0167]此外，根据本实用新型的视频生成和获取装置的布局允许节省空间，并且它的设计允许获得优异的噪声抑制和杰出的信号完整性。
[0168]特别地， 申请人:已遵照最大嵌入式技术设计的概念、通过最大限度地使用集成组件、通过最大限度地增大MTBF (平均故障间时间)参数、并且通过优化用于测试的设计来设计了根据本实用新型的视频生成和获取装置，以使修理次数最小化。
[0169]此外， 申请人:已使用基于公共核心板的多个模块、通过利用高精度和稳定性的机械钳夹表征专门化夹层来设计了根据本实用新型的视频生成和获取装置。
[0170]最后，清楚的是，可以对本实用新型作出各种修改和变型，都落在入所附权利要求所限定的本实用新型保护范围 内。
【权利要求】
1.一种视频生成和获取装置(2)，其特征在于基于ΡΠ技术并且被设计成: ?从被测试的一个或多个视频显示系统和/或从一个或多个视频源获取具有不同视频格式的多个输入视频信号； ?接收一个或多个输入同步信号； ?处理所述输入视频信号中的一个或多个输入视频信号； ?从所述输入视频信号中的一个或多个输入视频信号执行帧抓取； ?生成并输出具有不同视频格式的多个视频测试图案；以及 ?生成并输出具有不同视频格式并且每个都与相应输入同步信号同步的一个或多个视频信号。
2.根据权利要求1所述的视频生成和获取装置，其特征在于被设计成经由软件并且借助于ΡΠ总线是完全可控制的。
3.根据权利要求1所述的视频生成和获取装置，其特征在于包括在时间和幅度上完全可编程的视频输出接口。
4.根据权利要求1所述的视频生成和获取装置，其特征在于包括: ?主ΡΠ板(21)，其具有多个输入接口并且被设计成连接到ΡΠ总线(11)并且-通过所述ΡΠ总线(11)从控制器(12 )接收命令和/或控制信号，以及-通过所述输入接口接收电力供应、具有不同视频格式的多个输入视频信号以及一个或多个输入同步信号；以 及 ?从ΡΠ板(22)，其具有多个视频输出接口、以层叠方式与所述主ΡΠ板(21)机械地耦合并且被设计成 -从所述主Pn板(21)接收主时钟信号和电力供应，以及 -通过至少串行通信总线与所述主ΡΠ板(21)交换数据。
5.根据权利要求4所述的视频生成和获取装置，其特征在于包括将所述主和从PXI板(21，22)连接起来以便在它们之间进行数据交换的I2C串行通信总线。
6.根据权利要求4所述的视频生成和获取装置，其特征在于，所述主ΡΠ板(21)包括复杂可编程逻辑器件并且被设计成: ?通过所述输入接口获取具有不同视频格式的多个输入视频信号； ?借助于特定图形处理单元(211)执行所述输入视频信号中的一个或多个输入视频信号的图形处理； ?管理所述电力供应和重置； ?作为朝着所述ΡΠ总线(11)的接口来工作；以及 ?管理和控制整个所述视频生成和获取装置(2)。
7.根据权利要求4所述的视频生成和获取装置，其特征在于，所述从ΡΠ板(22)包括现场可编程门阵列并且被设计成: ?生成并通过所述视频输出接口输出具有不同视频格式的多个视频测试图案以及具有不同视频格式并且每个都与相应输入同步信号同步的一个或多个视频信号；以及?对所述视频输出接口进行管理和编程。
8.根据权利要求1所述的视频生成和获取装置，其特征在于包括被设计成接收以下输入的输入接口:?模拟视频同步输入； ?数字TTL视频同步输入； ? Y/C模拟视频输入； ?模拟黑色突发视频输入； ?多个模拟CVBS视频输入；以及 ?模拟RGB视频输入。
9.根据权利要求1所述的视频生成和获取装置，其特征在于包括: ?时间和幅度可编程合成输出接口，被设计成输出 -多个可编程模拟RGB视频输出， -多个可编程模拟复合视频输出， -多个可编程模拟CVBS视频输出， -多个可编程模拟y/c视频输出， -多个可编程模拟单色视频输出， -多个可编程模拟HSYN C输出， -多个可编程模拟VSYNC输出，以及 -多个可编程模拟CSYNC输出；以及 ?标准输出接口，被设计成输出 -符合STANAG3350类别B的多个模拟RGB视频输出， -符合PAL标准的多个模拟单色视频输出， -符合PAL标准的多个模拟Y/C视频输出， -符合PAL标准的多个模拟CVBS视频输出， -符合STANAG3350类别B的多个模拟HSYNC输出， -符合STANAG3350类别B的多个模拟VSYNC输出， -符合STANAG3350类别B的多个模拟CSYNC输出， -数字DVI输出， -多个LVCMOS数字HSYNC输出信号， -多个LVCMOS数字VSYNC输出信号， -多个LVCMOS数字CSYNC输出信号， -差分数字HSYNC输出信号，以及 -差分数字VSYNC输出信号。
10.一种用于测试视频显示系统的ΡΠ系统(I)，其特征在于包括根据权利要求1所述的视频生成和获取装置(2)。
11.根据权利要求10所述的ΡΠ系统，包括ΡΠ总线(11)和系统控制器(12)，其特征在于，所述系统控制器(12)和所述视频生成和获取装置(2)连接到所述ΡΠ总线(11 )。
【文档编号】H04N5/765GK203608302SQ201320306313
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年5月30日 优先权日:2012年5月30日
【发明者】马尔科·布鲁纳蒙蒂, 马尔科·埃斯波斯托切卡雷利 申请人:塞莱斯电子系统公司