一种基于FPGA的视频图像结合电路系统

一种基于fpga的视频图像结合电路系统
技术领域
1.本实用新型属于视频处理领域。


背景技术：

2.在现有技术中基于fpga的视频图像结合，通常是通过计算机cpu对视频流进行相应的处理。这种处理方法是将视频的每一帧数据读入内存，再根据算法对相应数据进行滤波结合。这种方法实现便利，但是其处理速度较慢，视频数据存入和读出都浪费了较多时间。所以该方式无法实现即时的视频处理输出。同时传统的视频处理输出为sdi 信号或者hdmi信号，只能进行视频显示，不方便进行网络传输。


技术实现要素：

3.实用新型目的：为了解决上述现有技术存在的问题，本实用新型提供了基于fpga 的视频图像结合电路系统。
4.技术方案：本实用新型提供了一种基于fpga的视频图像结合电路系统，第一视频压缩板，第二视频压缩板，视频压缩底板，存储板和网络交换板，所述第一视频压缩板和第二视频压缩板均与视频压缩底板连接，所述网络交换板包括第一lan物理层电路以及与第一lan物理层电路连接的网络交换模块，所述视频压缩底板和存储板均与第一 lan物理层电路连接。
5.进一步的，所述视频压缩底板包括供电模块，与第一视频压缩板对应的第一板间高速连接器以及与第二视频压缩板对应的第二板间高速连接器；所述第一视频压缩板包括第一、二sdi信号接收电路，第一网口物理层电路，第一、二视频压缩编解码电路，rs
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422 信号接收电路和第一fpga模块；所述第二视频压缩板包括第三、四sdi信号接收电路，第二网口物理层电路，第三、四视频压缩编解码电路和第二fpga模块，所述第一、二 fpga模块均包括电源输入端；
6.第一视频的sdi信号通过第一板间高速连接器接入第一sdi信号接收电路的输入端，第一视频的sdi信号还通过第二板间高速连接器接入第三sdi信号接收电路的输入端；第二视频的sdi信号通过第一板间高速连接器接入第二sdi信号接收电路的输入端，第二视频的sdi信号还通过第二板间高速连接器接入第四sdi信号接收电路的输入端，所述第一、二sdi信号接收电路的输出端均与第一fpga模块连接，所述第三、四sdi信号接收电路的输出端均与第二fpga模块连接；所述第一网口物理层电路与第一板间高速连接器以及第一fpga模块连接；所述第二网口物理层电路与第二板间高速连接器以及第二fpga模块连接；rs
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422控制信号通过第一板间高速连接器接入rs
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422信号接收电路的输入端，所述rs
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422信号接收电路的输出端与第一pfga模块连接；所述第一、二视频压缩编解码电路均与第一fpag模块连接，第三、四视频压缩编解码电路均与第二fpag模块连接；供电电源依次通过供电模块、第一板间高速连接器与第一fpag模块的电源输入端连接；供电电源还依次通过供电模块、第二板间高速连接器与第二fpag 模块的电源输入端连接。
7.进一步的，所述第一、二板间高速连接器均包括网口信号传输端口；所述第一、二板间高速连接器的网口信号传输端口均通过第一lan物理层电路与网络交换模块连接。
8.进一步的，所述第一fpga模块还包括rs
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422信号输出端，第二fpga模块还包括 sdi信号输出端，所述第一板间高速连接器包括rs
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422信号输入端，所述第二板间高速连接器包括sdi信号输入端；所述第一fpga模块的rs
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422信号输出端与第一板间高速连接器的rs
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422信号输入端连接；所述第二fpga模块的sdi信号输出端与第二板间高速连接器的sdi信号输入端连接。
9.进一步的，所述第一、第二视频压缩板还均包括同步动态随机存取内存模块；所述同步动态随机存取内存模块与相应的fpga模块连接。
10.进一步的，所述存储板包括第二lan物理层电路，arm处理器，usb3.0控制器， sata控制器和与sata控制器连接的sata固态硬盘，所述第二lan物理层电路与第一 lan物理层电路连接，所述arm处理器与第二lan物理层电路连接；所述usb3.0控制器和sata控制器均与arm处理器连接。
11.有益效果：本实用新型能够实时处理基于sdi的视频流数据，同时还能够在fpga 上完成相应视频流数据的结合处理。本实施例还提供了较好的数据输出模式，既可以将数据通过usb3.0进行数据存储，又可以通过交换平台将数据发送给上位机电脑。
附图说明
12.图1为本实用新型的整体系统框图；
13.图2为视频压缩板硬件框图；
14.图3为视频压缩底板硬件框图；
15.图4为存储板硬件框图；
16.图5为网络交换板硬件框图。
具体实施方式
17.构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
18.本系统可以对输入的两路视频信号进行压缩，压缩后的视频图像信号能够通过网络交换板发送给多个网口。
19.如图1所示，本实施例提供了一种基于fpga的视频图像结合电路系统，包括：图像压缩模块，存储板和网络交换板；所述图像压缩模块包括第一视频压缩板，第二视频压缩板和视频压缩底板：所述第一视频压缩板和第二视频压缩板均与视频压缩底板连接，所述网络交换板包括第一lan物理层电路和与第一lan物理层电路连接的网络交换模块，所述视频压缩底板和存储板均与网络交换板连接。本系统可以对输入两路视频信号进行压缩，压缩后的视频图像信号能够通过网络交换板发送给多个网口。
20.第一、二视频压缩板都连接到同一块底板上实现视频压缩，而底板实现视频的输入输出，电源的输入，控制信号的输入输出。
21.视频压缩板硬件框图如图2所示。视频压缩板主控制芯片为spartan6系列fpga芯片，可接收两路数字分量串行接口(sdi)视频信号、1路rs
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422格式的控制信号，设计了可对
两路视频进行压缩编码的硬件电路，并配有可缓存数据的同步动态随机存取内存(sdram)，板卡支持网口传输、rs
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422输出，通过高速连接器与底板相连。由于输出信号来自fpga，所以rs
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422协议和sdi协议信号均采用低电压差分信号格式(lvds)。
22.视频压缩板底板硬件框图如图3所示。视频压缩模块所有的输入、输出接口都在底板上，2块视频压缩板通过高速连接器与底板相连，视频1压缩板底板上设计了供电模块，并设计了1路sdi输出电路。
23.本实施例中，视频压缩底板包括供电模块，与第一视频压缩板相应的第一板间高速连接器以及与第二视频压缩板相应的第二板间高速连接器；所述第一视频压缩板包括第一、二sdi信号接收电路，第一网口物理层电路，第一、二视频压缩编解码电路，rs
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422 信号接收电路和第一fpga模块；所述第二视频压缩板包括第三、四sdi信号接收电路，第二网口物理层电路，第三、四视频压缩编解码电路和第二fpga模块，所述第一、二 fpga模块均包括电源输入端；
24.第一视频的sdi信号通过第一板间高速连接器接入第一sdi信号接收电路的输入端连，第一视频的sdi信号还通过第二板间高速连接器接入第三sdi信号接收电路的输入端连；第二视频的sdi信号通过第一板间高速连接器接入第二sdi信号接收电路的输入端，第二视频的sdi信号还通过第二板间高速连接器接入第四sdi信号接收电路的输入端，所述第一、二sdi信号接收电路的输出端均与第一fpga模块连接，所述第三、四 sdi信号接收电路的输出端均与第二fpga模块连接；所述第一网口物理层电路与第一板间高速连接器连接以及第一fpga模块连接；所述第二网口物理层电路与第二板间高速连接器以及第二fpga模块连接；所述rs
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422信号接收电路的输入端通过第一板间高速连接器与rs
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422控制信号连接，输出端与第一pfga模块连接；所述第一、二视频压缩编解码电路均与第一fpag模块连接，第三、四视频压缩编解码电路均与第二fpag模块连接；供电电源依次通过供电模块、第一板间高速连接器与第一fpag的电源输入端连接；供电电源还依次通过供电模块、第二板间高速连接器与第二fpag的电源输入端连接。
25.本实施例中，所述第一、二板间高速连接器均包括网口信号传输端口；所述第一、二板间高速连接器的网口输出端均通过第一lan物理层电路与网络交换模块连接。
26.本实施例中，所述第一fpga模块还包括rs
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422信号输出端，第二fpga模块还包括sdi信号输出端，所述第一板间高速连接器包括rs
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422信号输入端，所述第二板间高速连接器包括sdi信号输入端；所述第一fpga模块的rs
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422信号输出端与第一板间高速连接器的rs
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422信号输入端连接；所述第二fpga模块的sdi信号输出端与第二板间高速连接器的sdi信号输入端连接，用于将sdi信号和rs
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422信号输出至其他设备，例如电脑。
27.本实施例中，所述第一、第二视频压缩板还均包括同步动态随机存取内存模块；所述同步动态随机存取内存模块与相应的fpga模块连接。
28.如图4所示，在本实施例中，所述存储板包括第二lan物理层电路，arm处理器， usb3.0控制器，sata控制器和与sata控制器连接的sata固态硬盘，所述arm处理器与第二lan物理层电路连接；所述usb3.0控制器和sata控制器均与arm处理器连接。该存储板实现数据的存储和下载。一方面它将需要存储的压缩视频数据通过网口输入到存储板，另一方面，它通过usb3.0接口将相关数据输出。图中的第二lan物理层电路主要包括以太网phy芯片，实现网络数据的电平转换。图中的sata控制器实现将arm 处理器中的数据存储至sata
固态硬盘中。usb3.0控制器实现了arm处理器中的数据到 usb端口的传输控制。存储板是通过arm处理器控制数据的存储与输出。同时arm处理器可以控制sata控制器，从而实现将数据快速存储至sata固态硬盘中。另外arm处理器还可以通过usb3.0控制器实现对存储数据进行地面转存。
29.如图5所示网络交换板只实现多路网络信号的相互传输，通过网络芯片实现。网络交换芯片可以采用56504。同时网口1完成和交换底板图3中网口1的互联，网口2完成和图3中网口2的互联，网口3完成和存储板图4中网口3的互联，网口4悬空，用于和外部设备互联。
30.上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。