多路SRIO转多路ARINC818的视频传输系统的制作方法

多路srio转多路arinc818的视频传输系统
技术领域
1.本发明属于视频传输技术领域，利用srio和arinc818协议特性，提出了一种将多路srio视频数据流输入转换为多路arinc818协议输出的实现方法。


背景技术：

2.arinc818总线是一种基于fc-av协议标准的视频传输总线，广泛应用于航空音视频传输领域，既具备光纤通道的优良网络性能，又具有单向传输、无需实现链路初始化和流量控制等特点。但由于arinc818总线的点到点传输特性，当存在多路传感器视频输入时，需要对各路视频数据进行缓存，增加了硬件成本，协议转换装置缺乏灵活性。
3.srio总线具有高带宽，组网灵活的特点，适合作为前端传感器的数据传输接口。利用srio的高带宽特性，结合srio交换网络灵活性高的特点，可以有效提高多路视频源分时复用多路arinc818带宽的能力，满足多通道视频数据高速传输的需求。本发明描述了视频数据由多路srio协议输入转换为多路arinc818协议输出(mimo)的具体实现装置。


技术实现要素：

4.本发明的发明目的在于一种多路srio转多路arinc818的视频传输系统，利用srio的高带宽特性，结合srio交换网络灵活性高的特点，有效提高多路视频源分时复用多路arinc818带宽的能力，满足多通道视频数据高速传输的需求。
5.本发明的发明目的通过以下技术方案实现：
6.一种多路srio转多路arinc818的视频传输系统，包含有传感器、srio交换机和fpga协议转换芯片；
7.传感器将视频数据和视频配置信息分别组成单独的srio数据包后通过srio总线发送；
8.srio交换机将各传感器的srio数据包转发给fpga协议转换芯片进行统一处理；
9.fpga协议转换芯片包含srio控制器和协议转换功能模块，其中，协议转换功能模块将srio数据包的源id与arinc818数据通道进行映射，每个arinc818通道都有一个相应的协议转换功能模块与之相连；srio控制器将来自不同源id的srio数据包通过axi总线写入对应的协议转换功能模块，协议转换功能模块根据视频配置信息完成视频配置寄存器的配置，并将视频数据转换为arinc818协议进行发送。
10.较佳地，传感器使用swrite作为传输视频数据的srio包类型，选择nwrite作为传输视频配置信息的包类型，不同视频类型使用不同的srio地址段；
11.协议转换功能模块通过srio数据包的包类型来区分接收到的是视频数据还是视频配置信息，当传感器使用swrite发送视频数据srio数据包时，根据srio数据包的目的地址所对应的地址空间，协议转换功能模块将srio数据包的有效负载写入相应的视频行缓存fifo中；当传感器使用nwrite发送视频配置信息srio数据包时，根据srio数据包中的目的地址所对应的地址空间，协议转换功能模块将srio数据包的数据负载写入对应的视频配置
寄存器中,该视频配置寄存器在arinc818组帧时作为帧头信息使用。
12.较佳地，传感器先将srio地址段中起始地址作为目的地址的写入swrite，每次swrite后，srio数据包中的目的地址自增，只要srio数据包中的目的地址仍在该传感器对应的地址段中，协议转换功能模块将视频数据继续存储在该传感器对应的行缓存fifo中；swrite发送完一帧视频数据后，srio数据包中的目的地址重新回到起始地址，开始发送下一帧视频数据。
13.较佳地，协议转换功能模块进行协议转换的实现步骤如下：
14.1)根据nwrite写入的视频配置信息，计算出一行的字节数row_bytes；若row_bytes≤2112字节，则arinc818数据帧发送一行视频数据，超出2112字节时，将一行视频拆分为多个arinc818帧进行发送；
15.2)当swrite写入的目的地址为srio地址段的起始地址时，产生arinc818容器头发送请求标志，控制arinc818组帧ip产生容器头，开始一个视频容器的发送；分辨率信息通过obj0辅助数据进行发送，obj0中的静态字段在arinc818组帧ip中预先填充好，动态字段由nwrite写入的视频配置信息进行填充；
16.3)根据row_bytes字节数，从行缓存fifo中读出视频数据，并将该数据流转换为axi_stream总线发送给arinc818组帧ip；
17.4)arinc818组帧ip通过仲裁单元，以round-robin方式轮询各路axi_stream数据，视频数据使用obj2进行发送。
附图说明
18.图1为实施例所示的一种多路srio转多路arinc818的视频传输系统的结构框图。
19.图2为fpga协议转换芯片的功能框图。
20.图3为协议转换功能模块的功能框图。
具体实施方式
21.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
22.参见图1所示，本实施例所示的一种多路srio转多路arinc818的视频传输系统包含有传感器、srio交换机和fpga协议转换芯片。
23.传感器作为视频数据采集单元，将视频数据和视频配置信息分别组成单独的srio数据包后通过srio总线发送。srio总线采用5gbps，x4模式。传感器可以分时输出多种格式的视频数据，只需在发送视频数据前，将视频配置信息通过srio写入fpga的寄存器中进行配置即可。
24.srio交换机作为srio总线的交换器件，负责将各前端传感器的srio数据包转发给fpga协议转换芯片进行统一处理。
25.fpga协议转换芯片按接收到的视频配置信息进行配置，并将视频数据流转换为多路arinc818协议格式进行发送。
26.参见图2所示，fpga协议转换芯片中包含srio控制器和协议转换功能模块，其中，协议转换功能模块将srio数据包的源id与arinc818数据通道进行映射。每个arinc818通道都有一个相应的协议转换功能模块与之相连。srio控制器将来自不同源id的srio数据包通
过axi总线写入对应的协议转换功能模块，并转换为arinc818协议进行发送。
27.参见图3所示，协议转换功能模块通过srio数据包的包类型来区分接收到的是视频数据还是视频配置信息。不同视频类型使用不同的srio地址段，从而实现一个前端设备分时发送不同种类视频数据的功能。srio地址段分配见表1srio地址分配。
28.在srio数据包中，由于swrite数据包具有更小的包头，数据传输效率更高，因此选择swrite作为传输视频数据的srio包类型，并选择nwrite作为传输视频配置信息的包类型。
29.表1srio地址分配
[0030][0031]
当传感器使用swrite发送视频数据srio数据包时，根据srio数据包的目的地址所对应的地址空间，协议转换功能模块将srio数据包的有效负载写入相应的视频行缓存fifo中。行缓存fifo数据深度应满足至少缓存4行视频数据的存储。同时该fifo还起到了位宽转换和跨时钟域的作用。
[0032]
当传感器使用nwrite发送视频配置信息srio数据包时，根据srio数据包中的目的地址所对应的地址空间，fpga将srio数据包的数据负载写入对应的视频配置寄存器中。寄存器定义如表2视频配置寄存器所示：
[0033]
表2视频配置寄存器
[0034][0035]
该视频配置寄存器与arinc818协议中obj0辅助数据的word0定义相同，在arinc818组帧时作为帧头信息使用。
[0036]
传感器发送视频数据和视频配置信息的具体步骤如下：
[0037]
1)通过nwrite给视频配置寄存器写入视频分别率、视频格式等信息。
[0038]
2)先将srio地址段的起始地址作为目的地址通过swrite给写入视频数据，srio数据包最长只有256字节，每次swrite后，目的地址自增，只要目的地址仍在该传感器对应的srio地址段中，fpga将视频数据继续存储在该传感器对应的行缓存fifo中。
[0039]
3)swrite发送完一帧视频数据后，swrite的目的地址重新回到srio地址段的起始地址，开始发送下一帧视频数据。swrite写入srio起始地址的动作将产生arinc818的sofi信号并生成容器头。
[0040]
fpga进行协议转换的实现步骤如下：
[0041]
1)根据nwrite写入的视频配置信息，计算出一行的字节数row_bytes。若row_bytes≤2112字节，则arinc818数据帧发送一行视频数据，超出2112字节时，将一行视频拆分为两个arinc818帧进行发送。
[0042]
2)当传感器通过swrite写入的目的地址为地址段的起始地址时，产生arinc818容器头发送请求标志，控制arinc818组帧ip产生容器头，开始一个视频容器的发送。分辨率信息通过obj0辅助数据进行发送，obj0中的静态字段在arinc818组帧ip中预先填充好，动态字段由nwrite写入的视频配置信息进行填充。
[0043]
3)根据row_bytes字节数，从行缓存fifo中读出一行视频数据(row_bytes＞2112时为半行)，并将该数据流转换为axi_stream总线发送给arinc818组帧ip。
[0044]
4)arinc818组帧ip通过仲裁单元，以round-robin方式轮询各路axi_stream数据，视频数据使用obj2进行发送。
[0045]
本发明提出的多路srio转多路arinc818的视频传输系统可以实现：
[0046]
1、将srio作为视频传输接口和协议配置接口，arinc818帧头的静态字段在设备上电后由源端srio配置，使得arinc818协议支持的视频传输类型在该协议转换方法中均可以得到支持，提高了协议转换的适应性。
[0047]
2、使用srio的包类型来区分视频数据和配置数据。使用swrite发送视频流数据，使用nwrite发送配置数据，使用nread读取配置数据和状态信息。协议转换逻辑无需解析应用层协议，简化了逻辑实现，提升了视频传输效率。
[0048]
3、协议转换方法中，将srio源id映射到不同的arinc818总线，实现了视频数据多入多出(mimo)，利用srio交换网络规避了arinc818点到点传输带来的限制，提升了系统的鲁棒性和扩展性。
[0049]
4、协议转换方法中，利用srio包头中不同的目的地址字段来区分同一个前端设备中不同类型的视频数据，使得一个前端设备可以对一条arinc818总线采用分时复用的方式来传输多种类型的视频数据。
[0050]
5、协议转换方法中，只需要对视频行进行缓存，无需大容量存储器对整帧视频数据缓存，只需少量片上ram作为行缓存fifo，节省了面积和成本。
[0051]
6、利用srio地址段的起始地址产生arinc818协议的sofi。利用配置寄存器的分辨率信息得到视频数据长度，并产生eofn/t，从而由srio发送时序和寄存器配置实现了arinc818视频时序的重建。
[0052]
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。