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高清SDI显示单元的设计与实现

发布时间:2018-11-28 08:53
【摘要】:随着科学技术的发展,有越来越多的领域使用图像采集显示设备来完成视野扩展等功能,而目前在图像传输和显示接口领域应用最为广泛的有高清数字分量串行接口(3G-SDI)、移动产业处理器接口(MIPI)、高清晰度多媒体接口(HDMI)、视频图形阵列(VGA)等接口。3G-SDI接口是先进的串行视频接口,该接口通过一根同轴电缆就可以实现高清视频和高品质音频的传输。MIPI是目前在手机等电子产品领域应用最为广泛的接口,该视频驱动接口功耗低,支持超高分辨率LCD的驱动。HDMI和VGA接口分别是日常生活中最常见的数字视频接口和模拟视频接口。实现3G-SDI接口到其它接口的转换,并在转换过程中实现图像实时处理,对这些图像传输和显示接口在实际工程中的应用具有十分重要的科研意义和实践意义。本论文提出的以FPGA为核心的图像实时显示处理转换系统,实现了3G-SDI接口向MIPI接口、HDMI接口、VGA接口的转换,并在接口转换过程中实现了相关实时图像处理功能。其中3G-SDI接口到MIPI接口的转换是较为创新的应用。本论文完成的工作包括:1、设计并确定了3G-SDI实时显示处理单元的系统实现方案,根据系统方案完成了相关器件选型工作,并收集了相关器件的技术文档。2、根据既定方案和相关技术文档,设计并完成了系统的原理图及PCB图的设计与绘制,成功搭建了3G-SDI实时显示处理单元的硬件平台。该硬件平台由FPGA核心处理单元的核心板和视频编解码单元的底板组成,其中核心板为6层板。3、完成了相关逻辑程序和软件程序的编写工作。逻辑程序包括视频输出接口驱动逻辑、外部视频输入同步逻辑、串口通信逻辑、SDRAM控制逻辑等。软件程序包括视频编解码芯片的初始化程序和串口通信程序等。4、实现了相关视频图像实时处理的需求。完成了视频信号的色度空间转换、视频图像曝光度增强、两路视频信号的压缩拼接等视频处理的算法设计及逻辑程序的编写调试工作。最后对该系统进行了综合测试,该系统能够完成两路1080P的SDI视频信号的转换处理工作,并同时支持MIPI、HDMI、VGA接口的输出显示,且显示效果良好,系统工作稳定。
[Abstract]:With the development of science and technology, more and more fields use image acquisition and display equipment to complete the functions of visual field expansion. At present, the most widely used in the field of image transmission and display interface are high-definition digital component serial interface (3G-SDI), mobile industry processor interface (MIPI), high-definition multimedia interface (HDMI), The 3G-SDI interface is an advanced serial video interface. The interface can transmit high-definition video and high-quality audio through a coaxial cable. MIPI is the most widely used interface in the field of electronic products such as mobile phones, and the video driver interface has low power consumption. The HDMI and VGA interfaces are the most common digital video interfaces and analog video interfaces in daily life, respectively. To realize the conversion of 3G-SDI interface to other interfaces and to realize real-time image processing in the process of conversion is of great scientific and practical significance for the application of these image transmission and display interfaces in practical engineering. In this paper, a real-time image display and conversion system based on FPGA is proposed, which realizes the conversion from 3G-SDI interface to MIPI interface, HDMI interface and VGA interface, and realizes the related real-time image processing function in the process of interface conversion. The conversion from 3G-SDI interface to MIPI interface is a more innovative application. The work accomplished in this paper includes: 1. The system implementation scheme of 3G-SDI real-time display processing unit is designed and determined. According to the system scheme, the selection of related devices is completed, and the technical documents of relevant devices are collected. 2. According to the established scheme and related technical documents, the schematic diagram of the system and the design and drawing of the PCB diagram are designed and completed, and the hardware platform of the 3G-SDI real-time display and processing unit is successfully built. The hardware platform is composed of the core board of the FPGA core processing unit and the bottom board of the video codec unit. Logic program includes video output interface driver logic, external video input synchronization logic, serial communication logic, SDRAM control logic and so on. The software program includes initialization program of video codec chip and serial port communication program etc. The algorithm design of video processing, such as color space conversion of video signal, enhancement of video image exposure, compression and splicing of two video signals, and programming and debugging of logic program are completed. Finally, the system is tested synthetically. The system can complete the conversion of two 1080P SDI video signals and support the output display of the MIPI,HDMI,VGA interface. The display effect is good and the system works stably.
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN873

【参考文献】

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本文编号:2362397

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