一种基于fpga的3×3高清视频矩阵切换装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电路领域，尤其是一种基于FPGA的3X3高清视频矩阵切换装置。
【背景技术】
[0002]目前市场上对于多路视频显示需求在增大，可能是一个视频源对应多个显示设备，也可能是多个视频源对多个显示设备，输入输出之间可以进行相互切换；同时目前市面上满足切换同时满足IP传输的很少，因此这就提出了视频矩阵切换的需求。
[0003]现在的视频传输逐步向高清发展，HDMI接口已逐渐成为高清视频传输的标准接口。HDMI是一种数字化视频/音频接口技术，可同时传输视频及音频信号，最高数据传输速度为5Gbps，同时无需在信号传输前后进行模/数及数/模转换。此外，HDMI可进行高宽带数码内容保护(HDCP )，防止视频内容被非法复制。
[0004]目前，HDMI的最大传输距离约为15米左右，要实现更远距离的视频传输，必须对高清视频/音频数据进行转换、压缩，使之符合IP包传输各式，从而通过以太网络进行传输。现有技术的主要缺点在于:
[0005]1、支持矩阵切换的设备，不支持IP传输或者编解码处理；
[0006]2、市场上大多设备是具有固定模式电路，不能灵活切换；不能多路同时显示或者不能支持多路同时输入。
[0007]3、目前基于FPGA的视频切换会出现图像质量问题，在处理1080P等高清图像的时候效果不好。
【实用新型内容】
[0008]为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是:提供一种实现灵活切换并同时具有IP传输功能的基于FPGA的3X3高清视频矩阵切换装置。
[0009]本实用新型所采用的技术方案是:一种基于FPGA的3 X 3高清视频矩阵切换装置，包括有输入接口芯片、HDMI接收芯片、输出接口芯片、HDMI发射芯片、FPGA矩阵切换电路和中央处理模块，所述输入接口芯片的输出端通过HDMI接收芯片连接至FPGA矩阵切换电路的输入端，所述FPGA矩阵切换电路的输出端通过HDMI发射芯片连接至输出接口芯片的输入端，所述FPGA矩阵切换电路与中央处理模块连接，所述FPGA矩阵切换电路的输入端为3路HDMI数据输入端，所述FPGA矩阵切换电路的输出端为3路HDMI数据输出端，所述中央处理模块还分别连接有IP网络通信模块、IP网络控制模块、Flash模块、内存模块、电源模块、时钟模块、系统复位模块和AMC管理单元。
[0010]进一步，所述FPGA矩阵切换电路包括有矩阵控制电路和HDMI 3X3矩阵切换电路，所述HDMI 3X3矩阵切换电路的输入端与HDMI接收芯片的输出端连接，所述HDMI 3X3矩阵切换电路的输出端与HDMI发射芯片的输入端连接，所述HDMI 3X3矩阵切换电路的控制端与矩阵控制电路的第一控制端连接，所述矩阵控制电路与中央处理模块连接。
[0011]进一步，所述FPGA矩阵切换电路还包括有3输入2输出矩阵切换电路和2输入3输出矩阵切换电路，所述HDMI接收芯片的输出端与3输入2输出矩阵切换电路的输入端连接，所述3输入2输出矩阵切换电路的输出端连接至中央处理模块的HDMI信号输入端，所述中央处理模块的HDMI信号输出端连接至2输入3输出矩阵切换电路的输入端，所述2输入3输出矩阵切换电路的输出端与HDMI发射芯片的输入端连接，所述矩阵控制电路的第二控制端与3输入2输出矩阵切换电路的控制端连接，所述矩阵控制电路的第三控制端与2输入3输出矩阵切换电路的控制端连接。
[0012]进一步，所述FPGA矩阵切换电路采用的FPGA型号为XC6SLX150。
[0013]进一步，所述中央处理模块采用TMS320DM8168视频处理器。
[0014]进一步，所述IP网络通信模块和IP网络控制模块均采用88E6095交换芯片，所述IP网络通信模块连接至中央处理模块上的第一 GMII接口，所述IP网络控制模块连接至中央处理模块上的第二 GMII接口。
[0015]进一步，所述IP网络通信模块和IP网络控制模块均设置有用于与背板连接器连接的RJ45接口。
[0016]进一步，所述系统复位模块包括有上电复位子模块、手动复位子模块和看门狗复位子模块。
[0017]进一步，所述HDMI接收芯片采用ADV7611 HDMI接收器。
[0018]进一步，所述HDMI发射芯片采用ADV7511 HDMI发射器。
[0019]本实用新型的有益效果是:本实用新型通过FPGA完成3X3 HDMI信号的直接切换，不仅避免HDMI信号经过两次色彩空间转换后影响图像质量，同时减小中央控制模块的工作量；而在需要中央控制模块处理时，利用矩阵切换控制电路完成信号的传输；同时还完成了通过IP实现与远端设备的音视频数据交互。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型装置的结构框图；
[0021]图2为本实用新型中FPGA实现的矩阵切换电路结构框图；
[0022]图3为本实用新型中复位模块的实现图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步说明:
[0024]参照图1，一种基于FPGA的3 X 3高清视频矩阵切换装置，包括有输入接口芯片、HDMI接收芯片、输出接口芯片、HDMI发射芯片、FPGA矩阵切换电路和中央处理模块，所述输入接口芯片的输出端通过HDMI接收芯片连接至FPGA矩阵切换电路的输入端，所述FPGA矩阵切换电路的输出端通过HDMI发射芯片连接至输出接口芯片的输入端，所述FPGA矩阵切换电路与中央处理模块连接，所述FPGA矩阵切换电路的输入端为3路HDMI数据输入端，所述FPGA矩阵切换电路的输出端为3路HDMI数据输出端，所述中央处理模块还分别连接有IP网络通信模块、IP网络控制模块、Flash模块、内存模块、电源模块、时钟模块、系统复位模块和AMC管理单元。
[0025]本实用新型中由FPGA实现了 3路输入3路输出的矩阵切换电路，在需要进行HDMI信号直接切换的时候，可以避免HDMI信号经过两次色彩空间转换后影响图像质量，同时减小中央处理模块的工作量。
[0026]参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述FPGA矩阵切换电路包括有矩阵控制电路和HDMI 3X3矩阵切换电路，所述HDMI 3X3矩阵切换电路的输入端与HDMI接收芯片的输出端连接，所述HDMI 3X3矩阵切换电路的输出端与HDMI发射芯片的输入端连接，所述HDMI 3X3矩阵切换电路的控制端与矩阵控制电路的第一控制端连接，所述矩阵控制电路与中央处理模块连接。
[0027]本实用新型利用FPGA实现了单独的矩阵控制电路，从而能够灵活地实现中央处理模块对HDMI信号的控制，在无需利用中央处理模块对信号进行切换时，控制HDMI 3X3矩阵切换电路直接对HDMI接收芯片的输出信号进行处理并输出至HDMI发射芯片。
[0028]参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述FPGA矩阵切换电路还包括有3输入2输出矩阵切换电路和2输入3输出矩阵切换电路，所述HDMI接收芯片的输出端与3输入2输出矩阵切换电路的输入端连接，所述3输入2输出矩阵切换电路的输出端连接至中央处理模块的HDMI信号输入端，所述中央处理模块的HDMI信号输出端连接至2输入3输出矩阵切换电路的输入端，所述2输入3输出矩阵切换电路的输出端与HDMI发射芯片的输入端连接，所述矩阵控制电路的第二控制端与3输入2输出矩阵切换电路的控制端连接，所述矩阵控制电路的第三控制端与2输入3输出矩阵切换电路的控制端连接。
[0029]中央处理模块主要接收2输入3输出矩阵切换电路的两路HDMI音/视频信号的网络IP包，并处理后通过以太网传输到远端；其次是由IP网络通信模块、IP网络控制模块接收、控制，并由中央处理模块完成来自远端以太网的IP音视频信号的解压缩，并形成HDMI音视频信号，最后通过2输入3输出矩阵切换电路的两路HDMI接口输出。
[0030]本实用新型中选用的FPGA 为 Xilinx 的 Spartant6 系列的 XC6SLX150-2FGG900I，该芯片的1B具有6个bank，共288对差分I/O端口(也可配置为576个通用单模I/O 口)，物理接口丰富。
[0031]FPGA主要功能实现HMDI3入3出之间的矩阵切换，3选2以及2选3之间的矩阵切换；FPGA的配置通过GPMC总线实现。在FPGA内部进行切换的音视频信号均为单模数字信号，视频数据格式为16为YCbCr数据编码格式，音频数据格式为I2S数据编码格式。
[0032]所述HDMI 3X3矩阵切换电路主要用于实现(经ADV7611接收转换后)3路音视频信号(共72条信号线)通过FPGA可以切换到任意3路输出音视频信号端口，然后经ADV7511转换发送到3个HDMI接口。
[0033]所述3输入2输出矩阵切换电路主要用于实现(经ADV7611接收转换后)3路音视频信号(共72条信号线)通过FPGA可以切换到任意2路输出音视频信号端口，然后送到主控CPU完成音视频打包压缩，通过IP网线或者PCIe总线传送至远端。
[0034]所述2输入3输出矩阵切换电路主要用于实现将来自远端IP网络或者PCIe的音视频信号(需经CPU进行数据解压操作)通过FPGA可以切换到任意3路输出音视频信号端口，然后经ADV7511转换发送到3个HDMI接口。
[0035]进一步作为优选的实施方式，所述FPGA矩阵切换电路采用的FPGA型号为XC6SLX150。
[0036]进一步作为优选的实施方