一种ARINC818和HDMI之间的4K视频数据转换系统及方法与流程

本发明涉及航空视频接口及图像显示领域，具体涉及一种arinc818和hdmi之间的4k视频数据转换系统及方法。

背景技术：

1、随着航空电子技术的进步，arinc和航空电子委员会(aeec)联合发布arinc818航空视频传输总线协议标准，满足高带宽、低延迟、无压缩数字视频传输，已广泛运用于各类民用和军用飞机的设计开发项目。

2、随着应用场景的增加，对分辨率要求的提高，有部分场景需要传输4k视频即3840x2160@60hz高清视频，伴随着传输分辨率和带宽的增加，传统的测试设备往往使用hdmi信号源和监视器，需要进行hdmi与arinc818视频的相互转化，但现有市面上的设备性能最高只能支持1920x1200@60hz分辨率，已不能满足4k视频的超清、高带宽测试要求。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请实施例提供一种arinc818和hdmi之间的4k视频数据转换系统及方法，以解决现有的arinc818与hdmi视频相互转化设备无法满足4k超清视频转化性能要求的技术问题。

2、本申请实施例提供以下技术方案：一种arinc818和hdmi之间的4k视频数据转换系统，包括：fpga单元，所述fpga单元分别连接hdmi 2.0电路模块和sfp光纤模块；

3、所述fpga单元中包括cpu模块、ddr控制模块、axi中断模块、dma模块、hdmi videophy控制器模块、arinc818 video phy控制器模块；

4、所述cpu模块，用于运行软件代码和对不同模块接口参数配置；

5、所述ddr控制模块，与ddr存储器相连，用于控制位于ddr存储器上的视频帧缓存数据与axi连接总线互联的读写；

6、所述axi中断模块，用于hdmi模块的中断控制；

7、所述dma模块与所述ddr控制模块通过所述axi连接总线连接，用于视频帧的搬运，完成hdmi及arinc818视频帧数据，与axi连接总线互联的读写；

8、所述hdmi video phy控制器模块作为hdmi的phy层，由fpga单元的高速收发器gt及其时钟源构成，完成对hdmi视频文件接收和发送数据的串并及并串转换；

9、所述arinc818video phy控制器模块作为arinc818的phy层，由fpga单元的高速收发器gt及其时钟源构成，可同时完成多个接收通道数据的串并转换及发送通道的并串转换。

10、根据本申请一种实施例，所述hdmi 2.0电路模块，包括hdmi in接收单元和hdmiout发送单元两部分，hdmi in接收单元用于完成信号的均衡，hdmi out发送单元用于完成对信号的预加重。

11、根据本申请一种实施例，所述sfp光纤模块由多个sfp子模块构成，每个子模块包含一路数据发送和一路数据接收，作为arinc818的电信号和光信号转换的接口器件。

12、根据本申请一种实施例，所述sfp子模块不多于4个。

13、根据本申请一种实施例，还包括hdmi rx subsystem模块，所述hdmi rxsubsystem模块作为hdmi的rx mac层，用于连接hdmi video phy的rx端，解码hdmi视频信号，该模块可以配置为native video模式或者axi stream模式。

14、根据本申请一种实施例，还包括hdmi tx subsystem模块，所述hdmi txsubsystem模块作为hdmi的tx mac层，用于连接hdmi video phy的tx端，解码hdmi视频信号，该模块可以配置为native video模式或者axi stream模式。

15、根据本申请一种实施例，还包括arinc818rx subsystem模块，所述arinc818 rxsubsystem模块作为arinc818的rx mac层，用于连接arinc818 video phy的rx端，用于解码多个arinc818 rx channel的数据，同时对多个channel的解码后数据融合成一路，以便于缓存在ddr存储器上，该模块可以配置为native video模式或者axi stream模式。

16、根据本申请一种实施例，还包括arinc818tx subsystem模块，所述arinc818 txsubsystem模块作为arinc818的tx mac层，用于连接arinc818 video phy的tx端，用于编码多个arinc818 rx channel的数据，同时对一路编码后数据分发成多个channel数据，以便于通过多个通道对视频数据发送，该模块可以配置为native video模式或者axi stream模式。

17、本申请还提供一种基于上述的arinc818和hdmi之间的4k视频数据转换系统的4k视频数据转换方法，包括以下步骤：

18、步骤1.首先系统初始化配置，包括对si5324、sn65dp159及tmds181配置使其正常工作，对axi interrupt控制器进行初始化，以便hdmi模块注册中断回调函数；

19、步骤2.hdmi对应模块初始化，注册hdmi tx subsystem中断回调函数、hdmi rxsubsystem中断回调函数、hdmi video phy中断回调函数；

20、步骤3.arinc818模块初始化，配置4lane工作模式，每个lane通道速率配置为4.25gbps；

21、步骤4.vdma配置。

22、根据本申请一种实施例，所述步骤4中，vdma配置，包括vdma切换模式、视频分辨率、帧缓存地址。

23、本发明的arinc818和hdmi之间的4k视频数据转换方法主体基于fpga实现，具有一定的通用性，具体可以应用在xilinx 7系列、xilinx zynq系列、xilinx zynq ultrascale系列，本方法可以完成本地自回环测试、arinc818转hdmi测试、hdmi转arinc818测试，全链路最高支持3840x2160@60hz即4k分辨率，并向下兼容多种常见视频分辨率，功能丰富，可满足机载航空领域超清、高带宽的测试要求。

技术特征：

1.一种arinc818和hdmi之间的4k视频数据转换系统，其特征在于，包括：fpga单元，所述fpga单元分别连接hdmi 2.0电路模块和sfp光纤模块；

2.根据权利要求1所述的arinc818和hdmi之间的4k视频数据转换系统，其特征在于，所述hdmi 2.0电路模块，包括hdmiin接收单元和hdmi out发送单元两部分，hdmiin接收单元用于完成信号的均衡，hdmi out发送单元用于完成对信号的预加重。

3.根据权利要求1所述的arinc818和hdmi之间的4k视频数据转换系统，其特征在于，所述sfp光纤模块由多个sfp子模块构成，每个子模块包含一路数据发送和一路数据接收，作为arinc818的电信号和光信号转换的接口器件。

4.根据权利要求3所述的arinc818和hdmi之间的4k视频数据转换系统，其特征在于，所述sfp子模块不多于4个。

5.根据权利要求1所述的arinc818和hdmi之间的4k视频数据转换系统，其特征在于，还包括hdmi rx subsystem模块，所述hdmi rx subsystem模块作为hdmi的rx mac层，用于连接hdmi video phy的rx端，解码hdmi视频信号，该模块可以配置为native video模式或者axi stream模式。

6.根据权利要求1所述的arinc818和hdmi之间的4k视频数据转换系统，其特征在于，还包括hdmi tx subsystem模块，所述hdmi tx subsystem模块作为hdmi的tx mac层，用于连接hdmi video phy的tx端，解码hdmi视频信号，该模块可以配置为native video模式或者axi stream模式。

7.根据权利要求1所述的arinc818和hdmi之间的4k视频数据转换系统，其特征在于，还包括arinc818 rx subsystem模块，所述arinc818 rx subsystem模块作为arinc818的rxmac层，用于连接arinc818 video phy的rx端，用于解码多个arinc818 rx channel的数据，同时对多个channel的解码后数据融合成一路，以便于缓存在ddr存储器上，该模块可以配置为native video模式或者axi stream模式。

8.根据权利要求1所述的arinc818和hdmi之间的4k视频数据转换系统，其特征在于，还包括arinc818 tx subsystem模块，所述arinc818 tx subsystem模块作为arinc818的txmac层，用于连接arinc818 video phy的tx端，用于编码多个arinc818 rx channel的数据，同时对一路编码后数据分发成多个channel数据，以便于通过多个通道对视频数据发送，该模块可以配置为native video模式或者axi stream模式。

9.一种基于权利要求1至8任一项所述的arinc818和hdmi之间的4k视频数据转换系统的4k视频数据转换方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的4k视频数据转换方法，其特征在于，所述步骤4中，vdma配置，包括vdma切换模式、视频分辨率、帧缓存地址。

技术总结
本发明提供了一种ARINC818和HDMI之间的4K视频数据转换系统及方法，该4K视频数据转换系统包括：FPGA单元，所述FPGA单元分别连接HDMI2.0电路模块和SFP光纤模块；所述FPGA单元中包括CPU模块、DDR控制模块、AXI中断模块、DMA模块、HDMI Video Phy控制器模块、ARINC818Video Phy控制器模块。本发明可以完成本地自回环测试、ARINC818转HDMI测试、HDMI转ARINC818测试，全链路最高支持3840x2160@60Hz即4K分辨率，并向下兼容多种常见视频分辨率，功能丰富，可满足机载航空领域超清、高带宽的测试要求。

技术研发人员：刘鹏飞,杨炳伟,王涛,万安军,高伟林,张锋
受保护的技术使用者：苏州长风航空电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13