基于PCIe和HDMI的PG信号传输控制装置和方法与流程

本发明涉及led/lcm屏幕测试技术，具体地指一种基于pcie和hdmi的pg信号传输控制装置和方法。

背景技术：

目前市面上led/lcm点屏的pg(patterngenerator)通常是arm+fpga架构，如图2所示，arm和fpga通讯物理上都是通过ebi(externalbusinterface)接口或都emif(externalmemoryinterface)接口实现。ebi和emif接口有如下缺点：

1)单端信号，信号速率不能太高；

2)信号数量多，不利于板级设计；

3)带宽有限，传输大数据时时间长。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于pcie和hdmi的pg信号传输控制装置和方法，将ebi和emif接口变更为pcie接口，有效的提高了数据传输的带宽，同时减少信号线的数量，方便了电路图和pcb设计。

为实现上述目的，本发明所设计的基于pcie和hdmi的pg信号传输控制装置，包括依次连接的pc、phy、arm、fpga和显示器，其特殊之处在于，所述arm与fpga之间通过hdmi接口和pcie接口通讯，所述hdmi接口用于传输视频数据，所述pcie接口用于传输图片数据和控制信号。

进一步地，所述arm包括mac、ddr、gpu、cpu、hdmi接口和pcie接口，所述gpu用于将视频数据解码并转换为rgb数据并发送至hdmi接口，所述cpu用于将图片数据解码并转换为rgb数据、并连同控制信号一起发送至pcie接口，所述mac用于控制与连接物理层的物理介质，所述ddr用于缓存。

更进一步地，所述fpga包括hdmi接口、pcie接口、串并转换模块、ddr、视频转换功能模块，所述视频转换功能模块与显示器的视频接口连接，所述串并转换模块用于将串行信号转换为并行信号，所述ddr用于缓存，所述视频转换功能模块用于转换视频信号。

更进一步地，所述视频转换功能模块包括mipi模块或/和dp模块或/和lvds模块或/和vbyone模块，所述显示器的视频接口类型与视频转换功能模块的类型相对应。

更进一步地，所述pc与phy之间通过g-eth接口通讯，所述phy与arm之间通过rgmii接口通讯。

本发明提出一种基于pcie和hdmi的pg信号传输和控制方法，其特殊之处在于，对于视频数据的传输采用的步骤包括：

a1)arm将接收的视频数据和控制信号分别缓存；

a2)arm利用gpu读取缓存的视频数据，解压后解码为rgb数据并传送至arm的hdmi接口；arm利用cpu传送控制信号至arm的pcie接口；

a3)arm的hdmi接口将rgb数据进行串化处理，形成hdmi串行信号，进入hdmi的phy发送器；arm的pcie接口将控制信号存入pcie收发器；

a4)fpga的hdmi接口将所述hdmi串行信号进行解串处理，形成rgb数据并缓存；fpga的pcie接口将从arm的pcie接口接收的控制信号缓存；

a5)视频转换功能模块根据所述缓存的控制信号对所述缓存的rgb数据进行转换，形成接口信号传输至显示器相应的接口。

本发明还提出一种基于pcie和hdmi的pg信号传输和控制方法，其特殊之处在于，对于图片数据的传输采用的步骤包括：

b1)arm将接收的视频数据和控制信号同时缓存；

b2)arm利用cpu读取缓存的图片数据，解压后解码为rgb数据并传送至arm的pcie接口；arm利用cpu传送控制信号至arm的pcie接口；

b3)arm的pcie接口将rgb数据进行串化处理，形成pcie串行信号，进入pcie收发器；arm的pcie接口将控制信号存入pcie收发器；

b4)fpga的pcie接口将所述pcie串行信号进行解串处理，形成rgb数据并缓存；fpga的pcie接口将从arm的pcie接口接收的控制信号缓存；

b5)视频转换功能模块根据所述缓存的控制信号对所述缓存的rgb数据进行转换，形成接口信号传输至显示器相应的接口。

优选地，所述步骤a5)中的接口信号包括mipi信号、dp信号、lvds信号、vbyone信号。

优选地，所述控制信号包括视频编码标准控制信号、视频色阶位宽控制信号、视频信号线序控制信号、视频同步模式控制信号、视频同步模式控制信号。所述视频编码标准控制信号、视频色阶位宽控制信号、视频信号线序控制信号根据视频信号解码参数产生，所述视频同步模式控制信号、视频同步模式控制信号根据同步模式控制参数产生。

优选地，所述视频信号解码参数包括：视频信号传输编码标准有vesa和jeida；视频源的像素色阶位宽有6位、8位、10位；同步模式控制参数包括高电平有效与低电平有效。

和传统pg相比，本发明在物理通道上的不同点为pcie和hdmi，同时pc也不再进行视频解码。由于传统pgarm上又没有视频硬解码功能，所以解码的工作只能交由pc来执行，再由网络通过arm，从ebi或emif接口传到fpga，ebi和emif又存在带宽的限制，导致pg不能播放高清视频，本发明新增hdmi接口后，从arm到fpga的视频数据从hdmi接口传输，hdmi为专用视频传输接口，带宽高，适合各种清晰度视频的传输。

本发明较现有技术的有益之处在于：

(1)arm和fpga之间信号数量少；

(2)arm和fpga带宽高；

(3)交互信息和视频播放信号通道独立，互不影响；

(4)视频播放为硬件解码，减少上层的工作量，提高了解码的效率和质量。

附图说明

图1为本发明基于pcie和hdmi的pg信号传输控制装置的结构示意图。

图2为现有pg信号传输和控制装置的结构示意图。

图3为图1中arm的结构示意图。

图4为图1中fpga的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

如图1所示，本发明所提供的基于pcie和hdmi的pg信号传输控制装置，依次连接的pc、phy、arm、fpga和显示器。所述pc与phy之间通过g-eth接口通讯，所述phy与arm之间通过rgmii接口通讯。arm与fpga之间通过hdmi接口和pcie接口通讯，所述hdmi接口用于传输视频数据，所述pcie接口用于传输图片数据和控制信号。

如图3所示，arm包括mac、ddr、gpu、cpu、hdmi接口和pcie接口，mac用于控制与连接物理层的物理介质，ddr用于缓存，gpu用于将视频数据解码并转换为rgb数据并发送至hdmi接口，cpu用于将图片数据解码并转换为rgb数据、并连同控制信号一起发送至pcie接口。

fpga包括hdmi接口、pcie接口、串并转换模块、ddr、视频转换功能模块，视频转换功能模块与显示器的视频接口连接。转换模块用于将串行信号转换为并行信号，ddr用于缓存，所述视频转换功能模块用于转换视频信号。视频转换功能模块包括mipi模块或/和dp模块或/和lvds模块或/和vbyone模块，显示器的视频接口类型与视频转换功能模块的类型相对应。

pcie接口和hdmi接口的职能如下：

1)pcie接口负责arm和fpga之间的信息交互，如点上层下发的点屏参数，控制信号，fpga返回的应答信息等，支持pciex1gen2，最高传输速率可达5gbps；

2)hdmi接口负责解码后的视频流的传输，支持hdmi1.4b，可播放2160@30的视频流。

本发明提出一种基于pcie和hdmi的pg信号传输和控制方法，包括视频传输步骤和图片传输步骤。

对于视频数据的传输采用的步骤包括：

a1)arm将接收的视频数据和控制信号分别缓存。

压缩格式的图像数据通过网络进入arm的mac，存储于ddr缓存区。

控制信号包括视频编码标准控制信号、视频色阶位宽控制信号、视频信号线序控制信号、视频同步模式控制信号、视频同步模式控制信号。所述视频编码标准控制信号、视频色阶位宽控制信号、视频信号线序控制信号根据视频信号解码参数产生，所述视频同步模式控制信号、视频同步模式控制信号根据同步模式控制参数产生。其中，视频信号解码参数包括：视频信号传输编码标准有vesa和jeida；视频源的像素色阶位宽有6位、8位、10位；同步模式控制参数包括高电平有效与低电平有效。

a2)arm利用gpu从ddr内取压缩格式的图像数据信号，解压后解码为rgb数据并传送至arm的hdmi接口；arm利用cpu传送控制信号至arm的pcie接口；

a3)arm的hdmi接口将rgb数据进行串化处理，形成hdmi串行信号，进入hdmi的phy发送器；arm的pcie接口将控制信号存入pcie收发器；

a4)fpga的hdmi接口将hdmi串行信号进行解串处理，形成rgb数据并存入ddr；fpga的pcie接口将从arm的pcie接口接收的控制信号存入ddr；

a5)视频转换功能模块根据所述缓存的控制信号对所述缓存的rgb数据进行转换，形成接口信号传输至显示器相应的接口。接口信号包括mipi信号、dp信号、lvds信号、vbyone信号。显示器将接收的视频显示。

对于图片数据的传输采用的步骤包括：

b1)arm将接收的视频数据和控制信号同时缓存。

图像数据和控制信号通过网络进入arm的mac，存储在ddr缓存区。

控制信号包括视频编码标准控制信号、视频色阶位宽控制信号、视频信号线序控制信号、视频同步模式控制信号、视频同步模式控制信号。所述视频编码标准控制信号、视频色阶位宽控制信号、视频信号线序控制信号根据视频信号解码参数产生，所述视频同步模式控制信号、视频同步模式控制信号根据同步模式控制参数产生。其中，视频信号解码参数包括：视频信号传输编码标准有vesa和jeida；视频源的像素色阶位宽有6位、8位、10位；同步模式控制参数包括高电平有效与低电平有效。

b2)arm利用cpu读取ddr缓存的图片数据，解压后解码为rgb数据并传送至arm的pcie接口；arm利用cpu传送控制信号至arm的pcie接口；

b3)arm的pcie接口将rgb数据进行串化处理，形成pcie串行信号，进入pcie收发器；arm的pcie接口将控制信号存入pcie收发器；

b4)fpga的pcie接口将所述pcie串行信号进行解串处理，形成rgb数据并缓存至ddr；fpga的pcie接口将从arm的pcie接口接收的控制信号缓存至ddr；

b5)视频转换功能模块根据所述缓存的控制信号对所述缓存的rgb数据进行转换，形成接口信号传输至显示器相应的接口。接口信号包括mipi信号、dp信号、lvds信号、vbyone信号。显示器将接收的图片显示。控制信号包括视频编码标准控制信号、视频色阶位宽控制信号、视频信号线序控制信号、视频同步模式控制信号、视频同步模式控制信号。所述视频编码标准控制信号、视频色阶位宽控制信号、视频信号线序控制信号根据视频信号解码参数产生，所述视频同步模式控制信号、视频同步模式控制信号根据同步模式控制参数产生。其中，视频信号解码参数包括：视频信号传输编码标准有vesa和jeida；视频源的像素色阶位宽有6位、8位、10位；同步模式控制参数包括高电平有效与低电平有效。

实施例1：

目前需要用pg点一款1080p分辨率的屏，则用来点屏的图像的有效像素为1920x1080，一张图的大小为1920*1080*32/1024/1021＝63.3m。

如果用ebi(带宽约为1g)来传输，则1秒种可传输1000/63.3＝15张。

如果传输相同大小的图片，，但是如果本发明装置来传输，则1秒钟可传输5000/63.3＝78张，使用本装置的时间约为使用ebi传输时间的5分之1，大大节约传输时间。

实施例2：

现客户需要一款高带宽的可以支持视频播放的pg，要求支持1080@30的视频播放功能。

使用传统的ebi通讯的pg，ebi的有效带宽只支持1080@15，这还不包括arm和fpga的其它通信数据，明显不能满足要求。

采用本发明装置，除了arm和fpga的交互信号是通过pcie传输不占用视频传输的带宽外，hdmi可支持分辨率到2160@30，完全满足客户需求。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以设计出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。