CN107566770B - 基于PCIe和HDMI的PG信号传输控制装置和方法 - Google Patents

基于PCIe和HDMI的PG信号传输控制装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于PCIe和HDMI的PG信号传输控制装置和方法,所述装置包括依次连接的PC、PHY、ARM、FPGA和显示器,ARM与FPGA之间通过HDMI接口和PCIe接口通讯,HDMI接口用于传输视频数据,PCIe接口用于传输图片数据和控制信号。和传统PG相比,本发明在物理通道上的不同点为PCIe和HDMI,同时PC也不再进行视频解码。由于传统PGARM上又没有视频硬解码功能,所以解码的工作只能交由PC来执行,再由网络通过ARM,从EBI或EMIF接口传到FPGA,EBI和EMIF又存在带宽的限制,导致PG不能播放高清视频,本发明新增HDMI接口后,从ARM到FPGA的视频数据从HDMI接口传输,HDMI为专用视频传输接口,带宽高,适合各种清晰度视频的传输。

Description

基于PCIe和HDMI的PG信号传输控制装置和方法
技术领域
本发明涉及LED/LCM屏幕测试技术,具体地指一种基于PCIe和HDMI的PG信号传输控制装置和方法。
背景技术
目前市面上LED/LCM点屏的PG(Pattern Generator)通常是ARM+FPGA架构,如图2所示,ARM和FPGA通讯物理上都是通过EBI(External Bus Interface)接口或都EMIF(External MemoryInterface)接口实现。EBI和EMIF接口有如下缺点:
1)单端信号,信号速率不能太高;
2)信号数量多,不利于板级设计;
3)带宽有限,传输大数据时时间长。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种基于PCIe和HDMI的PG信号传输控制装置和方法,将EBI和EMIF接口变更为PCIe接口,有效的提高了数据传输的带宽,同时减少信号线的数量,方便了电路图和PCB设计。
为实现上述目的,本发明所设计的基于PCIe和HDMI的PG信号传输控制装置,包括依次连接的PC、PHY、ARM、FPGA和显示器,其特殊之处在于,所述ARM与FPGA之间通过HDMI接口和PCIe接口通讯,所述HDMI接口用于传输视频数据,所述PCIe接口用于传输图片数据和控制信号。
进一步地,所述ARM包括MAC、DDR、GPU、CPU、HDMI接口和PCIe接口,所述GPU用于将视频数据解码并转换为RGB数据并发送至HDMI接口,所述CPU用于将图片数据解码并转换为RGB数据、并连同控制信号一起发送至PCIe接口,所述MAC用于控制与连接物理层的物理介质,所述DDR用于缓存。
更进一步地,所述FPGA包括HDMI接口、PCIe接口、串并转换模块、DDR、视频转换功能模块,所述视频转换功能模块与显示器的视频接口连接,所述串并转换模块用于将串行信号转换为并行信号,所述DDR用于缓存,所述视频转换功能模块用于转换视频信号。
更进一步地,所述视频转换功能模块包括MIPI模块或/和DP模块或/和LVDS模块或/和VBYONE模块,所述显示器的视频接口类型与视频转换功能模块的类型相对应。
更进一步地,所述PC与PHY之间通过G-ETH接口通讯,所述PHY与ARM之间通过RGMII接口通讯。
本发明提出一种基于PCIe和HDMI的PG信号传输和控制方法,其特殊之处在于,对于视频数据的传输采用的步骤包括:
A1)ARM将接收的视频数据和控制信号分别缓存;
A2)ARM利用GPU读取缓存的视频数据,解压后解码为RGB数据并传送至ARM的HDMI接口;ARM利用CPU传送控制信号至ARM的PCIe接口;
A3)ARM的HDMI接口将RGB数据进行串化处理,形成HDMI串行信号,进入HDMI的PHY发送器;ARM的PCIe接口将控制信号存入PCIe收发器;
A4)FPGA的HDMI接口将所述HDMI串行信号进行解串处理,形成RGB数据并缓存;FPGA的PCIe接口将从ARM的PCIe接口接收的控制信号缓存;
A5)视频转换功能模块根据所述缓存的控制信号对所述缓存的RGB数据进行转换,形成接口信号传输至显示器相应的接口。
本发明还提出一种基于PCIe和HDMI的PG信号传输和控制方法,其特殊之处在于,对于图片数据的传输采用的步骤包括:
B1)ARM将接收的视频数据和控制信号同时缓存;
B2)ARM利用CPU读取缓存的图片数据,解压后解码为RGB数据并传送至ARM的PCIe接口;ARM利用CPU传送控制信号至ARM的PCIe接口;
B3)ARM的PCIe接口将RGB数据进行串化处理,形成PCIe串行信号,进入PCIe收发器;ARM的PCIe接口将控制信号存入PCIe收发器;
B4)FPGA的PCIe接口将所述PCIe串行信号进行解串处理,形成RGB数据并缓存;FPGA的PCIe接口将从ARM的PCIe接口接收的控制信号缓存;
B5)视频转换功能模块根据所述缓存的控制信号对所述缓存的RGB数据进行转换,形成接口信号传输至显示器相应的接口。
优选地,所述步骤A5)中的接口信号包括MIPI信号、DP信号、LVDS信号、VBYONE信号。
优选地,所述控制信号包括视频编码标准控制信号、视频色阶位宽控制信号、视频信号线序控制信号、视频同步模式控制信号、视频同步模式控制信号。所述视频编码标准控制信号、视频色阶位宽控制信号、视频信号线序控制信号根据视频信号解码参数产生,所述视频同步模式控制信号、视频同步模式控制信号根据同步模式控制参数产生。
优选地,所述视频信号解码参数包括:视频信号传输编码标准有VESA和JEIDA;视频源的像素色阶位宽有6位、8位、10位;同步模式控制参数包括高电平有效与低电平有效。
和传统PG相比,本发明在物理通道上的不同点为PCIe和HDMI,同时PC也不再进行视频解码。由于传统PGARM上又没有视频硬解码功能,所以解码的工作只能交由PC来执行,再由网络通过ARM,从EBI或EMIF接口传到FPGA,EBI和EMIF又存在带宽的限制,导致PG不能播放高清视频,本发明新增HDMI接口后,从ARM到FPGA的视频数据从HDMI接口传输,HDMI为专用视频传输接口,带宽高,适合各种清晰度视频的传输。
本发明较现有技术的有益之处在于:
(1)ARM和FPGA之间信号数量少;
(2)ARM和FPGA带宽高;
(3)交互信息和视频播放信号通道独立,互不影响;
(4)视频播放为硬件解码,减少上层的工作量,提高了解码的效率和质量。
附图说明
图1为本发明基于PCIe和HDMI的PG信号传输控制装置的结构示意图。
图2为现有PG信号传输和控制装置的结构示意图。
图3为图1中ARM的结构示意图。
图4为图1中FPGA的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示,本发明所提供的基于PCIe和HDMI的PG信号传输控制装置,依次连接的PC、PHY、ARM、FPGA和显示器。所述PC与PHY之间通过G-ETH接口通讯,所述PHY与ARM之间通过RGMII接口通讯。ARM与FPGA之间通过HDMI接口和PCIe接口通讯,所述HDMI接口用于传输视频数据,所述PCIe接口用于传输图片数据和控制信号。
如图3所示,ARM包括MAC、DDR、GPU、CPU、HDMI接口和PCIe接口,MAC用于控制与连接物理层的物理介质,DDR用于缓存,GPU用于将视频数据解码并转换为RGB数据并发送至HDMI接口,CPU用于将图片数据解码并转换为RGB数据、并连同控制信号一起发送至PCIe接口。
FPGA包括HDMI接口、PCIe接口、串并转换模块、DDR、视频转换功能模块,视频转换功能模块与显示器的视频接口连接。转换模块用于将串行信号转换为并行信号,DDR用于缓存,所述视频转换功能模块用于转换视频信号。视频转换功能模块包括MIPI模块或/和DP模块或/和LVDS模块或/和VBYONE模块,显示器的视频接口类型与视频转换功能模块的类型相对应。
PCIe接口和HDMI接口的职能如下:
1)PCIe接口负责ARM和FPGA之间的信息交互,如点上层下发的点屏参数,控制信号,FPGA返回的应答信息等,支持PCIe x1Gen2,最高传输速率可达5Gbps;
2)HDMI接口负责解码后的视频流的传输,支持HDMI1.4B,可播放2160@30的视频流。
本发明提出一种基于PCIe和HDMI的PG信号传输和控制方法,包括视频传输步骤和图片传输步骤。
对于视频数据的传输采用的步骤包括:
A1)ARM将接收的视频数据和控制信号分别缓存。
压缩格式的图像数据通过网络进入ARM的MAC,存储于DDR缓存区。
控制信号包括视频编码标准控制信号、视频色阶位宽控制信号、视频信号线序控制信号、视频同步模式控制信号、视频同步模式控制信号。所述视频编码标准控制信号、视频色阶位宽控制信号、视频信号线序控制信号根据视频信号解码参数产生,所述视频同步模式控制信号、视频同步模式控制信号根据同步模式控制参数产生。其中,视频信号解码参数包括:视频信号传输编码标准有VESA和JEIDA;视频源的像素色阶位宽有6位、8位、10位;同步模式控制参数包括高电平有效与低电平有效。
A2)ARM利用GPU从DDR内取压缩格式的图像数据信号,解压后解码为RGB数据并传送至ARM的HDMI接口;ARM利用CPU传送控制信号至ARM的PCIe接口;
A3)ARM的HDMI接口将RGB数据进行串化处理,形成HDMI串行信号,进入HDMI的PHY发送器;ARM的PCIe接口将控制信号存入PCIe收发器;
A4)FPGA的HDMI接口将HDMI串行信号进行解串处理,形成RGB数据并存入DDR;FPGA的PCIe接口将从ARM的PCIe接口接收的控制信号存入DDR;
A5)视频转换功能模块根据所述缓存的控制信号对所述缓存的RGB数据进行转换,形成接口信号传输至显示器相应的接口。接口信号包括MIPI信号、DP信号、LVDS信号、VBYONE信号。显示器将接收的视频显示。
对于图片数据的传输采用的步骤包括:
B1)ARM将接收的视频数据和控制信号同时缓存。
图像数据和控制信号通过网络进入ARM的MAC,存储在DDR缓存区。
控制信号包括视频编码标准控制信号、视频色阶位宽控制信号、视频信号线序控制信号、视频同步模式控制信号、视频同步模式控制信号。所述视频编码标准控制信号、视频色阶位宽控制信号、视频信号线序控制信号根据视频信号解码参数产生,所述视频同步模式控制信号、视频同步模式控制信号根据同步模式控制参数产生。其中,视频信号解码参数包括:视频信号传输编码标准有VESA和JEIDA;视频源的像素色阶位宽有6位、8位、10位;同步模式控制参数包括高电平有效与低电平有效。
B2)ARM利用CPU读取DDR缓存的图片数据,解压后解码为RGB数据并传送至ARM的PCIe接口;ARM利用CPU传送控制信号至ARM的PCIe接口;
B3)ARM的PCIe接口将RGB数据进行串化处理,形成PCIe串行信号,进入PCIe收发器;ARM的PCIe接口将控制信号存入PCIe收发器;
B4)FPGA的PCIe接口将所述PCIe串行信号进行解串处理,形成RGB数据并缓存至DDR;FPGA的PCIe接口将从ARM的PCIe接口接收的控制信号缓存至DDR;
B5)视频转换功能模块根据所述缓存的控制信号对所述缓存的RGB数据进行转换,形成接口信号传输至显示器相应的接口。接口信号包括MIPI信号、DP信号、LVDS信号、VBYONE信号。显示器将接收的图片显示。控制信号包括视频编码标准控制信号、视频色阶位宽控制信号、视频信号线序控制信号、视频同步模式控制信号、视频同步模式控制信号。所述视频编码标准控制信号、视频色阶位宽控制信号、视频信号线序控制信号根据视频信号解码参数产生,所述视频同步模式控制信号、视频同步模式控制信号根据同步模式控制参数产生。其中,视频信号解码参数包括:视频信号传输编码标准有VESA和JEIDA;视频源的像素色阶位宽有6位、8位、10位;同步模式控制参数包括高电平有效与低电平有效。
实施例1:
目前需要用PG点一款1080p分辨率的屏,则用来点屏的图像的有效像素为1920x1080,一张图的大小为1920*1080*32/1024/1021=63.3M。
如果用EBI(带宽约为1G)来传输,则1秒种可传输1000/63.3=15张。
如果传输相同大小的图片,,但是如果本发明装置来传输,则1秒钟可传输5000/63.3=78张,使用本装置的时间约为使用EBI传输时间的5分之1,大大节约传输时间。
实施例2:
现客户需要一款高带宽的可以支持视频播放的PG,要求支持1080@30的视频播放功能。
使用传统的EBI通讯的PG,EBI的有效带宽只支持1080@15,这还不包括ARM和FPGA的其它通信数据,明显不能满足要求。
采用本发明装置,除了ARM和FPGA的交互信号是通过PCIe传输不占用视频传输的带宽外,HDMI可支持分辨率到2160@30,完全满足客户需求。
以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以设计出若干改进,这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于PCIe和HDMI的PG信号传输控制装置,包括依次连接的PC、PHY、ARM、FPGA和显示器,其特征在于:所述ARM与FPGA之间通过HDMI接口和PCIe接口通讯,所述HDMI接口用于传输视频数据,所述PCIe接口用于传输图片数据和控制信号;所述ARM包括GPU和CPU,所述GPU用于将视频数据解码并转换为RGB数据并发送至HDMI接口,所述CPU用于将图片数据解码并转换为RGB数据、并连同控制信号一起发送至PCIe接口。
2.根据权利要求1所述的基于PCIe和HDMI的PG信号传输控制装置,其特征在于:所述ARM还包括MAC、DDR、HDMI接口和PCIe接口,所述MAC用于控制与连接物理层的物理介质,所述DDR用于缓存。
3.根据权利要求1所述的基于PCIe和HDMI的PG信号传输控制装置,其特征在于:所述FPGA包括HDMI接口、PCIe接口、串并转换模块、DDR、视频转换功能模块,所述视频转换功能模块与显示器的视频接口连接,所述串并转换模块用于将串行信号转换为并行信号,所述DDR用于缓存,所述视频转换功能模块用于转换视频信号。
4.根据权利要求3所述的基于PCIe和HDMI的PG信号传输控制装置,其特征在于:所述视频转换功能模块包括MIPI模块或/和DP模块或/和LVDS模块或/和VBYONE模块,所述显示器的视频接口类型与视频转换功能模块的类型相对应。
5.根据权利要求1所述的基于PCIe和HDMI的PG信号传输控制装置,其特征在于:所述PC与PHY之间通过G-ETH接口通讯,所述PHY与ARM之间通过RGMII接口通讯。
6.一种根据权利要求1所述的基于PCIe和HDMI的PG信号传输和控制装置的方法,其特征在于:对于视频数据的传输采用的步骤包括:
A1)ARM将接收的视频数据和控制信号分别缓存;
A2)ARM利用GPU读取缓存的视频数据,解压后解码为RGB数据并传送至ARM的HDMI接口;ARM利用CPU传送控制信号至ARM的PCIe接口;
A3)ARM的HDMI接口将RGB数据进行串化处理,形成HDMI串行信号,进入HDMI的PHY发送器;ARM的PCIe接口将控制信号存入PCIe收发器;
A4)FPGA的HDMI接口将所述HDMI串行信号进行解串处理,形成RGB数据并缓存;FPGA的PCIe接口将从ARM的PCIe接口接收的控制信号缓存;
A5)视频转换功能模块根据所述缓存的控制信号对所述缓存的RGB数据进行转换,形成接口信号传输至显示器相应的接口。
7.一种根据权利要求1所述的基于PCIe和HDMI的PG信号传输和控制装置的方法,其特征在于:对于图片数据的传输采用的步骤包括:
B1)ARM将接收的图片数据和控制信号同时缓存;
B2)ARM利用CPU读取缓存的图片数据,解压后解码为RGB数据并传送至ARM的PCIe接口;ARM利用CPU传送控制信号至ARM的PCIe接口;
B3)ARM的PCIe接口将RGB数据进行串化处理,形成PCIe串行信号,进入PCIe收发器;ARM的PCIe接口将控制信号存入PCIe收发器;
B4)FPGA的PCIe接口将所述PCIe串行信号进行解串处理,形成RGB数据并缓存;FPGA的PCIe接口将从ARM的PCIe接口接收的控制信号缓存;
B5)视频转换功能模块根据所述缓存的控制信号对所述缓存的RGB数据进行转换,形成接口信号传输至显示器相应的接口。
8.根据权利要求6所述的基于PCIe和HDMI的PG信号传输和控制方法,其特征在于:所述步骤A5)中的接口信号包括MIPI信号、DP信号、LVDS信号、VBYONE信号。
9.根据权利要求6或7所述的基于PCIe和HDMI的PG信号传输和控制方法,其特征在于:所述控制信号包括视频编码标准控制信号、视频色阶位宽控制信号、视频信号线序控制信号、视频同步模式控制信号、视频同步模式控制信号;所述视频编码标准控制信号、视频色阶位宽控制信号、视频信号线序控制信号根据视频信号解码参数产生,所述视频同步模式控制信号、视频同步模式控制信号根据同步模式控制参数产生。
10.根据权利要求9所述的基于PCIe和HDMI的PG信号传输和控制方法,其特征在于:所述视频信号解码参数包括:视频信号传输编码标准有VESA和JEIDA;视频源的像素色阶位宽有6位、8位、10位;同步模式控制参数包括高电平有效与低电平有效。
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