CN108206921A - 一种基于fpga的hdmi远程传输系统及其工作方法 - Google Patents

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滕达
杨贵永
吕国亭
常瑞东
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Shandong Chaoyue CNC Electronics Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种基于FPGA的HDMI远程传输系统及其工作方法，包括依次连接的HDMI接口、FPGA处理单元、光纤接口；HDMI接口用于发送或者接收HDMI信号，FPGA处理单元用于HDMI信号与光网络信号的相互转化，光纤接口负责接收或者发送光网络信号。HDMI接口与光纤接口均采用标准接口，扩展及可移植性较好。光纤接口实现电与光或者光与电之间的转换，本发明将HDMI信号通过光网络进行长距离传输，从而有效保证长距离传输的信号质量。

Description

一种基于FPGA的HDMI远程传输系统及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种基于FPGA的HDMI远程传输系统及其工作方法，属于电路设计技术领域。
背景技术
近年来随着视频产业的不断发展，消费者对视频清晰度的要求越来越高，这就意味着视频传输的带宽越来越大，HDMI接口应运而生。HDMI是一种高清视频接口，在视频行业里有广泛的应用。但HDMI接口存在传输距离较短的缺点，在一些特殊应用领域，如大飞机上需要将HDMI信号传输几十米，甚至上百米，采用HDMI线缆是无法保证信号质量的。
中国专利文献CN 202513993U公开了一种单根光纤HDMI信号传输模块，包括HDMI信号源、转换模块I、光纤、转换模块II和显示设备，其特征在于所述的转换模块I由四个模块：HDMI转RGB模块、RGB转YUV的CPU模块、光纤匹配模块、发送端组成；所述的转换模块II由四部分模块：光纤匹配模块、YUV转RGB的CPU模块、RGB转HDMI模块和接收端组成。但是，该专利所述的四个模块需由不同的芯片电路组合，HDMI转RGB需要专门的芯片，RGB转YUV需要CPU芯片，而光纤匹配又需要专业芯片。因此该发明电路设计复杂，需多款芯片协同工作，电路板卡成本较高，电路板卡面积大，电路板卡功耗大。另外CPU被设计为串行取指令操作，适合通用计算，而不适合专用计算，其做协议转换的效率较低，因此性能提升有瓶颈。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于FPGA的HDMI远程传输系统；
本发明还提供了上述基于FPGA的HDMI远程传输系统的工作方法；
本发明的技术方案为：
一种基于FPGA的HDMI远程传输系统，包括依次连接的HDMI接口、FPGA处理单元、光纤接口；所述HDMI接口用于发送或者接收HDMI信号，所述FPGA处理单元用于HDMI信号与光网络信号的相互转化，所述光纤接口负责接收或者发送光网络信号。
HDMI接口与光纤接口均采用标准接口，扩展及可移植性较好。光纤接口实现电与光或者光与电之间的转换，本发明将HDMI信号通过光网络进行长距离传输，从而有效保证长距离传输的信号质量。
根据本发明优选的，所述FPGA处理单元包括HDMI协议解析模块、发送控制信号FIFO、发送数据信号FIFO、光网络协议生成模块、光网络协议解析模块、接收控制信号FIFO、接收数据信号FIFO、HDMI协议生成模块；所述HDMI协议解析模块分别连接所述发送控制信号FIFO、所述发送数据信号FIFO，所述发送控制信号FIFO、所述发送数据信号FIFO均连接所述光网络协议生成模块；所述光网络协议解析模块分别连接所述接收控制信号FIFO、所述接收数据信号FIFO，所述接收控制信号FIFO、所述接收数据信号FIFO均连接所述HDMI协议生成模块；
所述HDMI协议解析模块用于解析HDMI协议包，将HDMI协议包中的视频控制信号与视频数据信号剥离；所述发送控制信号FIFO用于存取上述分离出的视频控制信号；所述发送数据信号FIFO用于存取上述分离出的视频数据信号；所述光网络协议生成模块用于将所述发送控制信号FIFO与所述发送数据信号FIFO中信号进行光网络组包；
所述光网络协议解析模块用于解析光网络信号，剥离出接收视频控制信号和接收视频数据信号；所述接收控制信号FIFO用于缓存上述的接收视频控制信号；所述接收数据信号FIFO用于缓存上述的接收视频数据信号；所述HDMI协议生成模块用于将所述接收控制信号FIFO与所述接收数据信号FIFO中的数据组包，形成HDMI协议格式数据，进行输出。
HDMI协议解析模块与HDMI协议生成模块负责处理HDMI协议相关内容；发送控制信号FIFO、发送数据信号FIFO、接收控制信号FIFO、接收数据信号FIFO负责转换过程中信号的存储；光网络协议生成模块、光网络协议解析模块负责处理光网络协议相关内容。
上述基于FPGA的HDMI远程传输系统的工作方法，包括：通过HDMI接口输入或输出HDMI信号，通过FPGA处理单元进行HDMI信号与光网络信号的互相转换，再通过光纤接口实现电与光或者光与电之间的转换。
上述基于FPGA的HDMI远程传输系统的工作方法，包括：
(1)通过HDMI信号源输入FPGA；
(2)经HDMI协议解析模块解析HDMI协议包，获得视频控制信号与视频数据信号；
(3)视频控制信号缓存至发送控制信号FIFO，视频数据信号缓存至发送数据信号FIFO；
(4)经过光网络协议生成模块，生成光网络协议，传输至光纤线；
(5)在光纤线对端，光网络接入FPGA；
(6)FPGA内部通过光网络协议解析模块，剥离出接收视频控制信号和接收视频数据信号；
(7)接收视频控制信号缓存至接收控制信号FIFO，接收视频数据信号缓存至接收数据信号FIFO；
(8)上述接收视频控制信号、接收视频数据信号经过HDMI协议生成模块，生成相应数据流，传输至HDMI显示屏进行显示，完成远程传输。
本发明的有益效果为：
1、本发明实现了HDMI信号与光网络信号的互相转换，有效保证长距离传输的信号质量，该系统设计精巧，技术先进，使用方便简单，具有广阔的应用前景和实用价值。
2、本发明采用FPGA作为处理单元，将HDMI转光纤整个纳入FPGA中，只需FPGA一颗芯片即可实现HDMI转光纤，大大简化了电路设计，也大大减小了电路板功耗和面积，电路板面积、成本，显著下降，面向小型应用，尤其对空间有要求的应用，优势明显。另一方面本发明采用FPGA芯片，其内部有大量高速并行总线，处理速度一般是普通CPU的数倍，特别适合做协议转换，因此本发明的性能要远远高于CPU方案。
3、本发明电路板功耗显著降低，传输性能显著提高。
附图说明
图1为本发明基于FPGA的HDMI远程传输系统的结构框图；
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步限定，但不限于此。
实施例1
一种基于FPGA的HDMI远程传输系统，如图1所示，包括依次连接的HDMI接口、FPGA处理单元、光纤接口；HDMI接口用于发送或者接收HDMI信号，FPGA处理单元用于HDMI信号与光网络信号的相互转化，光纤接口负责接收或者发送光网络信号。
HDMI接口与光纤接口均采用标准接口，扩展及可移植性较好。光纤接口实现电与光或者光与电之间的转换，本发明将HDMI信号通过光网络进行长距离传输，从而有效保证长距离传输的信号质量。
FPGA处理单元包括HDMI协议解析模块、发送控制信号FIFO、发送数据信号FIFO、光网络协议生成模块、光网络协议解析模块、接收控制信号FIFO、接收数据信号FIFO、HDMI协议生成模块；HDMI协议解析模块分别连接发送控制信号FIFO、发送数据信号FIFO，发送控制信号FIFO、发送数据信号FIFO均连接光网络协议生成模块；光网络协议解析模块分别连接接收控制信号FIFO、接收数据信号FIFO，接收控制信号FIFO、接收数据信号FIFO均连接HDMI协议生成模块；
HDMI协议解析模块用于解析HDMI协议包，将HDMI协议包中的视频控制信号与视频数据信号剥离；发送控制信号FIFO用于存取上述分离出的视频控制信号；发送数据信号FIFO用于存取上述分离出的视频数据信号；光网络协议生成模块用于将发送控制信号FIFO与发送数据信号FIFO中信号进行光网络组包；
光网络协议解析模块用于解析光网络信号，剥离出接收视频控制信号和接收视频数据信号；接收控制信号FIFO用于缓存上述的接收视频控制信号；接收数据信号FIFO用于缓存上述的接收视频数据信号；HDMI协议生成模块用于将接收控制信号FIFO与接收数据信号FIFO中的数据组包，形成HDMI协议格式数据，进行输出。
HDMI协议解析模块与HDMI协议生成模块负责处理HDMI协议相关内容；发送控制信号FIFO、发送数据信号FIFO、接收控制信号FIFO、接收数据信号FIFO负责转换过程中信号的存储；光网络协议生成模块、光网络协议解析模块负责处理光网络协议相关内容。
实施例2
实施例1所述的一种基于FPGA的HDMI远程传输系统，包括：
(1)通过HDMI信号源输入FPGA；
(2)经HDMI协议解析模块解析HDMI协议包，获得视频控制信号与视频数据信号；
(3)视频控制信号缓存至发送控制信号FIFO，视频数据信号缓存至发送数据信号FIFO；
(4)经过光网络协议生成模块，生成光网络协议，传输至光纤线；
(5)在光纤线对端，光网络接入FPGA；
(6)FPGA内部通过光网络协议解析模块，剥离出接收视频控制信号和接收视频数据信号；
(7)接收视频控制信号缓存至接收控制信号FIFO，接收视频数据信号缓存至接收数据信号FIFO；
(8)上述接收视频控制信号、接收视频数据信号经过HDMI协议生成模块，生成相应数据流，传输至HDMI显示屏进行显示，完成远程传输。

Claims (4)

1.一种基于FPGA的HDMI远程传输系统，其特征在于，包括依次连接的HDMI接口、FPGA处理单元、光纤接口；所述HDMI接口用于发送或者接收HDMI信号，所述FPGA处理单元用于HDMI信号与光网络信号的相互转化，所述光纤接口负责接收或者发送光网络信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的HDMI远程传输系统，其特征在于，所述FPGA处理单元包括HDMI协议解析模块、发送控制信号FIFO、发送数据信号FIFO、光网络协议生成模块、光网络协议解析模块、接收控制信号FIFO、接收数据信号FIFO、HDMI协议生成模块；所述HDMI协议解析模块分别连接所述发送控制信号FIFO、所述发送数据信号FIFO，所述发送控制信号FIFO、所述发送数据信号FIFO均连接所述光网络协议生成模块；所述光网络协议解析模块分别连接所述接收控制信号FIFO、所述接收数据信号FIFO，所述接收控制信号FIFO、所述接收数据信号FIFO均连接所述HDMI协议生成模块；
所述HDMI协议解析模块用于解析HDMI协议包，将HDMI协议包中的视频控制信号与视频数据信号剥离；所述发送控制信号FIFO用于存取上述分离出的视频控制信号；所述发送数据信号FIFO用于存取上述分离出的视频数据信号；所述光网络协议生成模块用于将所述发送控制信号FIFO与所述发送数据信号FIFO中信号进行光网络组包；
所述光网络协议解析模块用于解析光网络信号，剥离出接收视频控制信号和接收视频数据信号；所述接收控制信号FIFO用于缓存上述的接收视频控制信号；所述接收数据信号FIFO用于缓存上述的接收视频数据信号；所述HDMI协议生成模块用于将所述接收控制信号FIFO与所述接收数据信号FIFO中的数据组包，形成HDMI协议格式数据，进行输出。
3.权利要求1或2所述的基于FPGA的HDMI远程传输系统的工作方法，其特征在于，包括：通过HDMI接口输入或输出HDMI信号，通过FPGA处理单元进行HDMI信号与光网络信号的互相转换，再通过光纤接口实现电与光或者光与电之间的转换。
4.权利要求2所述的基于FPGA的HDMI远程传输系统的工作方法，其特征在于，包括：
(1)通过HDMI信号源输入FPGA；
(2)经HDMI协议解析模块解析HDMI协议包，获得视频控制信号与视频数据信号；
(3)视频控制信号缓存至发送控制信号FIFO，视频数据信号缓存至发送数据信号FIFO；
(4)经过光网络协议生成模块，生成光网络协议，传输至光纤线；
(5)在光纤线对端，光网络接入FPGA；
(6)FPGA内部通过光网络协议解析模块，剥离出接收视频控制信号和接收视频数据信号；
(7)接收视频控制信号缓存至接收控制信号FIFO，接收视频数据信号缓存至接收数据信号FIFO；
(8)上述接收视频控制信号、接收视频数据信号经过HDMI协议生成模块，生成相应数据流，传输至HDMI显示屏进行显示，完成远程传输。
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