基于FPGA的模拟偏转信号数字化显示方法与流程

本发明涉及信号数字化显示的，尤其涉及一种基于fpga的模拟偏转信号数字化显示方法。

背景技术：

1、在液晶显示技术推广应用之前，crt显示器是商用领域重要的显示终端，尤其是在车载、机载hud领域占有较大的市场比重，然而，随着显示电子产品朝着小型化、轻量化方向发展，crt显示技术正在被lcd、oled等数字化显示技术快速取代，国际、国内显示领域厂商也正在逐步停止生产crt显示器。为了保证对市场存量crt显示产品的持续维护及升级优化，数字化显示技术替代成为了一种关键技术。模拟字符显示技术是crt显示领域的一种关键技术，它将一帧字符画面映射为一个包含坐标信息的模拟量，通过该模拟量控制电子束在crt线圈中的偏转位置，最终实现字符画面的显示。

2、传统的方式，采用a－d模数转换的方式来实现crt的显示，这种模式下存在crt延迟高、显示效果较差的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供的一种基于fpga的模拟偏转信号数字化显示方法，以解决crt显示产品数字化改装的应用需求。

2、一种基于fpga的模拟偏转信号数字化显示方法，适用于机载显示装置的视频图像处理，机载上安装有显控机，采用采集处理单元、像素映射单元和数字时序生成单元实现模拟偏转信号数字化显示，其方法包括：

3、所述采集处理单元包括adc芯片和fpga芯片，其中：接收显控机发送的模拟信号和辉亮信号，并通过延时匹配进行信号同步；

4、所述模拟信号通过高速adc芯片转换为数字信号后，发送至fpga芯片；

5、所述辉亮信号通过fpga芯片的gpio管脚进行采集，辉亮信号通过fpga芯片进行消抖处理，防止辉亮信号的信号抖动对像素点的亮、暗信息造成影响；

6、所述像素映射单元，用于将所述数字信号和辉亮信号进行坐标转换，并映射至帧缓存器中对应的像素点位置，将所述辉亮信号作为亮度信息写入到双端口sram的对应地址中；

7、所述数字时序生成单元，预先获取数字像源的分辨率和刷新率的参数要求，按照所述参数要求生成输出视频像素时钟，并以所述输出视频像素时钟为参考，读取所述字符画面数据。

8、有益效果

9、采用“像素映射”的思想，将帧缓存作为模拟偏转信号和数字视频信号之间的媒介，算法逻辑清晰、实现简单。该方法在像素映射前级通过fpga对偏转信号以及辉亮信号进行并行滤波、同步预处理，有效的消除了模拟信号中干扰、相移对成像质量的影响，确保数字化转换过程中画面信息不失真。同时，该方法采用了帧缓存边存边取的控制策略，有效的提高了数字化转换的效率，降低了输出画面的延迟时间。

技术特征：

1.一种基于fpga的模拟偏转信号数字化显示方法，适用于机载显示装置的视频图像处理，机载上安装有显控机，其特征在于，采用采集处理单元、像素映射单元和数字时序生成单元实现模拟偏转信号数字化显示，其方法包括：

2.根据权利要求1所述的基于fpga的模拟偏转信号数字化显示方法，其特征在于，通过延时匹配进行信号同步，包括：

3.根据权利要求1所述的基于fpga的模拟偏转信号数字化显示方法，其特征在于，所述模拟信号包括x偏转和y偏转信号，所述像素映射单元还包括帧缓存调度算法，fpga在完成一个周期的x偏转和y偏转信号离散化寻址以及辉亮数据的写入操作后，通过帧缓存调度的逻辑，生成一帧完整的字符画面数据，并输出至数字时序生成单元。

4.根据权利要求3所述的基于fpga的模拟偏转信号数字化显示方法，其特征在于，所述像素映射单元配置有帧缓存器，所述帧缓存器利用fpga芯片内部预先存储的bram资源例化成的双端口sram，以x偏转和y偏转信号生成时钟作为参考，并采用离散化寻址方式，将x偏转和y偏转信号的数据作为双端口sram的寻址地址，以及将所述辉亮信号作为亮度信息写入到双端口sram的对应地址中。

5.根据权利要求4所述的基于fpga的模拟偏转信号数字化显示方法，其特征在于，所述双端口sram的存储空间与数字像源的分辨率相同，所述的x偏转和y偏转信号的数据为经采集处理单元处理后的数字量，所述离散化寻址根据模数转换的结果直接映射为双端口sram的寻址地址。

6.根据权利要求5所述的基于fpga的模拟偏转信号数字化显示方法，其特征在于，所述离散化寻址根据模数转换的结果直接映射为双端口sram的寻址地址，包括：

7.根据权利要求5所述的基于fpga的模拟偏转信号数字化显示方法，其特征在于，亮度信息以辉亮信号的二值化表示，其中，0表示“灭”和1表示“亮”；

技术总结
本发明的基于FPGA的模拟偏转信号数字化显示方法，主要用于模拟字符信号向数字视频信号的转换，包括以下步骤：显控机输出的模拟偏转信号经AD转换后与辉亮信号进入FPGA进行消抖、滤波以及延时匹配处理；FPGA通过坐标转换以及帧缓存调度，将偏转信号映射为像素坐标，将辉亮信号映射为像素亮度，通过离散化寻址方式写入帧缓存；FPGA按照数字视频时序要求从帧缓存中提取像素数据，并进行形态学滤波，最终转换为数字DVI视频格式进行输出。使用FPGA内部资源即可实现该方法，大大缩减了硬件成本，同时也降低了视频转换延时。

技术研发人员：秦玉欢,张纪旭,牛盼情,王振伟,张海军,孙艺
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19