基于FPGA的光信号传输发射终端的制作方法

本发明涉及光信号传输的发射终端，具体涉及基于fpga的光信号传输发射终端。

背景技术：

近年来，安全监控在日常的生产生活中扮演的角色越来越重要，大到工业生产、高速公路、银行以及港口，小到人们日常生活的小区监控、道路监控等，在这些监控环境中，都会需要视频光端机。然而，现有技术中的光端机形形色色，其视频采集往往是有滤波、采样等多个电路组成，普遍存在成本较高、其系统稳定较差的缺点，其电路零散，不便进行产品检测和调试。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是使用大型零散电路系统，目的在于提供基于fpga的光信号传输发射终端，使用集成电路，降低成本，提高稳定性，便于进行产品检测和调试。

本发明通过下述技术方案实现：

基于fpga的光信号传输发射终端，包括中央处理器、视频发送模块、音频发送模块、数据接收模块、串并器、并串器、电平转换电路和光收发电路，所述视频发送模块用于将标准模拟视频信号转变为数字信号，所述音频发送模块用于语音信号的采集和编码，所述数据接收模块用于接收反向传输的音频信号和云台控制信号，所述光收发电路用于光电信号之间的转变以及光电信号的发送与接收，所述串并器用于接收光收发电路接收的串行信号，并将串行信号转换为并行信号，所述并串器用于将中央处理器传输的并行信号转换为串行信号，并将其传输至光收发电路，所述电平转换电路用于将并串器和串并器的电平与光收发电路的电平匹配；所述中央处理器采用fpga，用于接收并处理视频发送模块、音频发送模块、串并器正向的信号，并将反向收到的信号处理后传输至数据接收模块、并串器。视频发送模块、音频发送模块、数据接收模块、串并器、并串器分别与中央处理器连接，串并器和并串器还分别与电平转换电路连接，电平转换电路还与光收发电路连接。本发射终端实现两个功能，一个功能是把现场采集的视频信号和音频信号经过fpga处理，送给光收发电路将信息传送出去，另一个功能是接收来自远端的语音信号和数据控制信号。使用模块化的集成电路，达到了降低系统复杂性的目的。

进一步地，视频发送模块采用tvp5150am1芯片。该芯片可接收两路复合信号输入或一路s-video视频信号，兼容pal、ntsc、secm格式视频信号；低功率消耗；可通过i²c总线接口控制亮度、对比度、饱和度、色相和清晰度。

进一步地，音频发送模块采用mc14lc5480芯片。该芯片专门用于语音处理，不仅能对语音信号进行采集和pcm编码，而且还可以对pcm编码的数据尽心解码和还原。

进一步地，并串器采用max9205芯片。该芯片能把10位并行的lvttl或者lvcoms电平信号转换为串行的高速低压差分信号(lvds信号)。在系统时钟为16mhz到40mhz时，可传输的串行传输速率为160mhz到400mhz之间；该芯片具有内部锁相环，不需要外接pll器件。

进一步地，串并器采用max9206芯片。该芯片的作用是把反向传输过来的高速低压差分串行数字信号转变为低速的并行lvttl或lvcoms电平信号。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本发明简化了现有技术中的视频采集结构，在满足视频处理电路简单，调试方便、成本低的要求下，还进一步提高了其性能的稳定性，适批量生产。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明视频发送模块电路结构；

图3为本发明音频发送模块电路结构；

图4为本发明数据接收模块电路结构；

图5为本发明串并器、并串器、光收发电路结构。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1所示，基于fpga的光信号传输发射终端，其特征在于，包括中央处理器、视频发送模块、音频发送模块、数据接收模块、串并器、并串器、电平转换电路和光收发电路，所述视频发送模块用于将标准模拟视频信号转变为数字信号，所述音频发送模块用于语音信号的采集和编码，所述数据接收模块用于接收反向传输的音频信号和云台控制信号，所述光收发电路用于光电信号之间的转变以及光电信号的发送与接收，所述串并器用于接收光收发电路接收的串行信号，并将串行信号转换为并行信号，所述并串器用于将中央处理器传输的并行信号转换为串行信号，并将其传输至光收发电路，所述电平转换电路用于将并串器和串并器的电平与光收发电路的电平匹配；所述中央处理器采用fpga，用于接收并处理视频发送模块、音频发送模块、串并器正向的信号，并将反向收到的信号处理后传输至数据接收模块、并串器。fpga采用ep2c5t144c8n。

如图2所示，视频发送模块采用tvp5150am1芯片，视频经1脚a1p1a输入，spdata0-spdata7为8位itu-rbt.656数字视频输出。当视频经过1脚a1p1a输入芯片后，首先经过自动钳位和自动增益电路，然后再经过视频处理电路即进行模数转换，该芯片内置了一个9位的模数转换器，它的采样时钟为27mhz；经过模数转换后的视频信号再经由色度和亮度分离电路处理，产生一路色度信号和一路亮度信号，该两路信号分别经过自适应梳状滤波器滤波，然后经过输出控制电路产生8位4:2:2数字视频或者8位itu-rbt.656带同步信息的数字视频。

如图3所示，音频发送模块采用mc14lc5480芯片，当输入音频信号时，音频信号输入端首先经过运算放大器，然后进入低通滤波器，把音频信号中的高频干扰信号滤除并转化为两路差分信号，两路差分信号分别再通过带通滤波器，把差分信号的频率控制在200hz到3400hz之间，之后再通过高速的差分模数转换器，最后变成pcm码数字音频信号输出。

如图4所示，数据接收模块，采用max485芯片。光收发电路接收进来的光信号数据，经过光电转化变成电信号送给fpga芯片，fpga芯片然后把复合的数据信号进行分接，分出一路pcm编码音频数据直接输入到上述的音频电路接口，另一路云台控制数据信号通过max485芯片进行数据转换，转换为云台控制的标准串行485信号。

如图5所示，并串器采用max9205芯片，串并器采用max9206芯片，以及光收发电路的光的收发采用光集成模块，光的发射集成了ld及控制驱动芯片，接收模块集成了pin和后续的放大电路，输出信号一般符合pecl电平，此种方式电路结构简单，集成度高，调试方便，可靠性高。光集成模块采用rtxm123-3-35-sc，既要把并串器max9205发送来的数字音视频复合信息转化为光信号发送出去，又需要接收来自远端的反向数据信号，并把反向数据有光信号转化为电信号送给串并器max9206。图中max9205转化后的高速lvds信号由out+和out-两引脚输出，经由电平转换后为pecl电平输入rtxm123-3-35-sc的td和td反两个引脚，之后转换为光信号发送到远端。rtxm123-3-35-sc接收到的光信号经过光电转化后由rd和rd反两个引脚输出，此处输出信号的电平为pecl电平，经过电平转化为lvds送入串并器max9206的ri+和ri-两个引脚端，该串行信号经串并器转化为并行信号送入fpga核心处理芯片中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。