CN114520919B - 一种高速视频信号处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高速视频信号处理系统，包括：第一后信号接口模块接入多路ARINC818视频信号、PAL制视频信号、ARINC429信号；第二后信号接口模块将ARINC818视频信号、PAL制视频信号转接至视频处理模块，并将ARINC429信号转接至图形生成模块；图形生成模块接收ARINC429信号，并基于ARINC429信号生成第一视频数据和控制指令，并将第一视频数据输出至视频处理模块，将控制指令通过PCIe信号传输至视频处理模块；视频处理模块接收图形生成模块输出的PCIe信号，并基于控制指令将ARINC818视频信号和PAL制视频信号进行解码、视频预处理、视频缩放、视频压缩编码处理，得到第二视频数据和/或第三视频数据，并选通输出至第二后信号接口模块。本发明实现对高速视频信号的采集接收、选通输出、格式转换、压缩。
Description
技术领域
本发明涉及信号处理领域，特别涉及一种高速视频信号处理系统及方法。
背景技术
随着航空科技水平的不断进步以及航空电气的飞速发展，各种通讯技术不断地成熟应用，航空电子系统由分立式、联合式结构逐渐朝着综合式、模块式结构方向发展。其中，航空电子系统的通讯总线是现代航空电子设备的“中枢神经”，实现各个子系统之间(如惯导、飞控、机电、任务机等)的数据通信。
传统的ARINC429、Mil-STD-1553等总线虽然应用广泛、使用成熟，但1Mbps左右的传输速率，已经不能满足新型飞机航空电子系统的综合化、集成化、智能化、高速化的要求。
在当今的数字化时代，不论是在军事领域还是在民用领域，高速视频发挥着越来越重要的角色。高速视频可广泛用于辅助导航、态势显示、低空飞行、进近引导、地形和障碍物告警等。而对于高速视频的处理，通常的解决办法是采用多个主处理器进行控制，但这样的设计，一方面造成产品架构过于复杂、体积过于庞大，导致实用性较低；另一方面，多个主处理器进行控制的方式，系统功耗较大且算法实现较为困难，整个方案可靠性大大降低。
发明内容
本发明为了解决上述问题，本发明是通过以下技术实现的：
一方面，本发明提供一种高速视频信号处理系统，包括：
第一后信号接口模块、第二后信号接口模块、视频处理模块、图形生成模块；其中，所述第一后信号接口模块与所述第二后信号接口模块连接，所述第二后信号接口模块与所述视频处理模块、所述图形生成模块连接；
第一后信号接口模块接入多路ARINC818视频信号、一路PAL制视频信号、ARINC429信号；
第二后信号接口模块将所述多路ARINC818视频信号、所述PAL制视频信号转接至视频处理模块，并将所述ARINC429信号转接至所述图形生成模块；
所述视频处理模块接收所述图形生成模块输出的PCIe信号，并基于该信号将所述多路ARINC818视频信号和/或所述PAL制视频信号进行解码、视频预处理、视频缩放、视频压缩编码处理，得到第一视频数据和/或第二视频数据，并将所述第一视频数据和/或所述第二视频数据选通输出至所述第二后信号接口模块；
所述图形生成模块接收所述ARINC429信号，并基于所述ARINC429信号生成第三视频数据，并将所述第三路视频数据输出至所述视频处理模块，同时将控制指令通过PCIe信号传输至所述视频处理模块。
在一些实施例中，还包括：
前信号接口模块、与所述视频处理模块、所述图形生成模块、所述多路总线接口模块连接，用转接所述视频处理模块、所述图形生成模块和所述多路总线接口模块的调试信号，以供调试升级。
在一些实施例中，还包括：
ARINC600连接器，与所述第一后信号接口模块连接，用于接入所述多路ARINC818视频信号、一路PAL制视频信号、ARINC429信号、GJB289A信号、电源信号、离散量信号至所述第一后信号接口模块。
在一些实施例中，
所述第一后信号接口模块，还用于将所述GJB289A信号转接至所述第二后信号接口模块；
所述第二后信号接口模块，还用于将所述GJB289A信号转接至所述图形生成模块；
多路总线接口模块，用于实现所述图形生成模块和外部应用端之间的GJB289A信号的通信。
在一些实施例中，
所述第一后信号接口模块，还用于将所述离散量信号转接至所述第二后信号接口模块；
所述第二后信号接口模块，还用于将所述离散量信号转接至所述视频处理模块；
所述视频处理模块，用于基于所述离散量信号进行离散量控制。
在一些实施例中，还包括：
电源模块，与所述第一后信号接口模块、所述视频处理模块、所述图形生成模块连接，用于接收所述电源信号，并基于所述电源信号为所述视频处理模块、所述图形生成模块供电。
在一些实施例中，所述多路总线接口模块，包括：
控制电路、GJB289A接口处理电路、PCIe接口电路；
其中，所述控制电路、与所述PCIe接口电路、所述GJB289A接口处理电路连接；
所述PCIe接口电路，与所述图形生成模块连接；
所述GJB289A接口处理电路，与所述外部应用端连接。
在一些实施例中，所述视频处理模块，包括：
高速视频矩阵开关芯片、单片机电路、光电转换电路、PCIe接口电路；
所述高速视频矩阵开关芯片与所述单片机电路、所述光电转换电路、PCIe接口电路连接；
所述单片机电路与所述光电转换电路连接，用于将所述多路ARINC818视频信号和所述PAL制视频信号进行解码、视频预处理、视频缩放、视频压缩编码处理，得到第二视频数据和第三视频数据；
所述PCIe接口电路，与所述图形生成模块连接。
在一些实施例中，所述图形生成模块，包括：
加速处理器、可编程逻辑器件、离散量处理电路；
所述加速处理器通过PCIe接口与所述多路总线接口模块、所述视频处理模块连接，所述加速处理器与所述可编程逻辑器件连接，所述可编程逻辑器件与所述离散量处理电路连接。
一种视频处理方法，包括：
第一后信号接口模块接入多路ARINC818视频信号、一路PAL制视频信号、ARINC429信号；
第二后信号接口模块将所述多路ARINC818视频信号、所述PAL制视频信号转接至视频处理模块，并将所述ARINC429信号转接至所述图形生成模块；
所述图形生成模块接收所述ARINC429信号，并基于所述ARINC429信号生成第一视频数据和控制指令，并将所述第一视频数据输出至所述视频处理模块，同时将所述控制指令通过PCIe信号传输至所述视频处理模块；
所述视频处理模块接收所述图形生成模块输出的PCIe信号，并基于所述PCIe信号中的控制指令将所述多路ARINC818视频信号和所述PAL制视频信号进行解码、视频预处理、视频缩放、视频压缩编码处理，得到第二视频数据和/或第三视频数据，并将所述第一视频数据、所述第二视频数据和所述第三视频数据选通输出至所述第二后信号接口模块。
本发明提供的一种高速视频信号处理系统至少具有以下有益效果：
(一)针对AIRNC818视频，设计了一种高速高速视频信号处理系统。其中，高速视频处理以高速视频矩阵开关芯片和单片机为核心，实现了对高速视频的采集接收、选通输出、格式转换以及压缩等功能。
(二)该系统方案以APU主处理器以及高速视频矩阵开关芯片为核心，简化了硬件架构，降低了系统功耗，提高了可靠性。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种高速视频信号处理系统的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是本发明中一种高速视频信号处理系统的一个实施例的示意图；
图2是本发明中系统软件架构的示意图；
图3是本发明中一种高速视频信号处理系统的一个实施例的示意图；
图4是本发明中图形生成模块的示意图；
图5是本发明中多路总线接口模块的示意图；
图6是本发明中电源模块的示意图；
图7是本发明中视频处理模块的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本申请。在其他情况中，省略对众所周知的系统、器、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或集合的存在或添加。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
在一个实施例中，如图1所示，本发明提供一种高速视频信号处理系统，包括：
第一后信号接口模块、第二后信号接口模块、视频处理模块、图形生成模块；其中，第一后信号接口模块与第二后信号接口模块连接，第二后信号接口模块与视频处理模块、图形生成模块连接。
第一后信号接口模块，用于接入多路ARINC818视频信号、一路PAL制视频信号、ARINC429信号。
第二后信号接口模块，用于将多路ARINC818视频信号、PAL制视频信号转接至视频处理模块，并将ARINC429信号转接至图形生成模块。
图形生成模块，用于接收ARINC429信号，并基于ARINC429信号生成第一视频数据和控制指令，并将第一视频数据输出至视频处理模块，同时将控制指令通过PCIe信号传输至视频处理模块。
视频处理模块，用于接收图形生成模块输出的PCIe信号，并基于PCIe信号中的控制指令将多路ARINC818视频信号和PAL制视频信号进行解码、视频预处理、视频缩放、视频压缩编码处理，得到第二视频数据和/或第三视频数据，并将第一视频数据、第二视频数据和第三视频数据选通输出至第二后信号接口模块。
具体的，机载视频处理和数字地图视频生成系统的整体功能区域可划分为视频处理功能区、数据处理功能区、接口功能区和电源支持功能区。各功能区的功能具体由地图生成模块(MGM)、多路总线接口模块(MBI)、电源模块(PSM)、视频处理模块(VPM)、第一后信号接口模块：后信号接口模块1(RSIM1)、第二后信号接口模块：后信号接口模块2(RSIM2)和前信号接口模块(FSIM)共同实现，具体的硬件架构组成和各自功能如表1所示。
表1，硬件架构组成及模块功能表，如下：
系统使用一个ARINC600连接器与外部信号进行对接，将外部的开关控制信号、以太网信号、GJB289A信号、ARINC818视频信号、ARINC429信号、电源信号等引入系统内部。
上述信号在RSIM1模块、RSIM2模块和光电转换器件的转接下，输入至VPM、MBI、MGM模块进行数据处理和视频处理。
PAL视频信号、ARINC818输入视频信号、离散量信号输入到VPM模块进行视频处理，处理后的ARINC818视频输出信号经光电转换器件的光电转接后通过ARINC600连接器输出；ARINC429信号和调试信号经RSIM1、RSIM2模块的信号转接后，在VPM模块进行进一步信号采集后通过PCIe总线输入至MGM模块进行数据处理。
GJB289A信号通过RSIM1、RSIM2模块的转接，输入到MGM模块上，MGM模块通过PCIe总线与MBI模块进行通信，MGM模块通过DVI视频向VPM模块发送生成的数字地图视频。FSIM模块负责调试信号的转接和输出。
VPM模块主要实现视频处理功能区的功能，具体由高速视频矩阵开关芯片和单片机实现视频的接收、视频的选通输出、视频的压缩等功能。外视频的视频信号转发到VPM模块后，根据接收到的外部控制指令，由VPM模块完成视频的切换及选通输出、视频的压缩，且选通输出的视频通过ARINC818视频接口送主显示器和平显显示，压缩后的码流通过MGM模块进行以太网发送。
MGM模块主要实现数据处理功能区的功能，MGM模块读取地图数据卡上的地图数据进行二维/三维数字地图的视频生成。
具体由APU主处理器完成数据地图的数据读取，图形处理器M96执行数字地图视频的生成，地图数据存储卡以便携、可拆卸方式安装在MGM模块上。
此外，MGM模块上驻留RE通用系统管理软件，完成应用软件的运行监测、BIT结果的收集及软件、固件版本上报等功能；MGM模块上还驻留综合控制管理软件，完成系统的综合控制。
MBI模块主要实现接口功能区的功能，具体由Xlinx公司K7系列的FPGA可编程逻辑器件来实现GJB289A的通信协议，完成与总线上其他终端的数据发送和接收控制。
PSM模块负责电源支持功能区的功能实现，为上述功能模块提供电源支持，它将外部的28V输入电源转换为内部各模块所需要的+5V二次电压。
在系统上电启动后，数字地图等应用程序从程序存储器中加载到内存中运行，执行数字地图生成、视频选通输出、视频压缩等功能。同时看门狗功能电路启动计时，RE系统管理软件周期性进行喂狗，当喂狗超时后，看门狗电路向地图生成模块、视频处理模块及多路接口总线控制模块同时复位信号，将系统恢复至初始状态。
在本系统中，系统软件架构图如图2所示，系统内的软件主要由驻留在数据处理功能区的软件和驻留在视频处理功能区的可编程逻辑器件软件组成。
驻留在数据处理功能区的软件实现了数字地图、RE级系统管理等应用功能，驻留在视频处理功能区的软件主要实现对视频的选通控制及压缩等，具体的软件组成如图2所示。
其中，视频处理综合管理软件驻留在数据处理功能区，负责系统内部视频处理的控制管理。
该软件接收外部发送的系统控制指令，包括视频选通输出指令、视频缩放指令、视频压缩源选择指令等，对内部视频处理进行管理，同时该软件还负责视频压缩码流的获取及码以太网传输控制。
数字地图应用软件驻留在数据处理功能区，负责二维/三维数字地图的图形生成，同时接收外部的地图相关控制指令，进行地图显示模式的切换、量程的切换。
图形生成模块板级支持包软件驻留在数据处理功能区，主要为硬件平台提供平台配置，包括提供操作系统运行环境，完成以太网和串口通信的配置；提供文件系统功能、文件烧结功能、BIT功能、通信以太网配置及通信、ARINC429通道配置及数据接收、看门狗功能等。
多路总线接口模块控制管理软件驻留在数据处理功能区，提供MBI的命令处理功能，支持MBI启动、停止、自检及工作模式(RT、BC)设置；支持RT的上线申请、RT的通讯及MBI板的状态记录；支持MBI时钟同步和自检。
视频处理模块逻辑控制可编程逻辑器件软件驻留在视频处理功能区，接收外部的地图相关控制指令，负责实现基于H.264算法的视频压缩编码，视频格式转换、选通输出等功能。
在一个实施例中，如图3所示，本发明提供一种高速视频信号处理系统，还包括：
前信号接口模块、与视频处理模块、图形生成模块、多路总线接口模块连接，用转接视频处理模块、图形生成模块和多路总线接口模块的调试信号，以供调试升级。
具体的，前信号转接模块(FSIM)主要实现调试信号的转接，实现调试信号的输出。主要功能是将VPM模块、MGM模块的调试信号引出共调试升级用。
在一个实施例中，如图3所示，本发明提供一种高速视频信号处理系统，还包括：
ARINC600连接器，与第一后信号接口模块连接，用于接入多路ARINC818视频信号、一路PAL制视频信号、GJB289A信号、电源信号、离散量信号至第一后信号接口模块。
在一个实施例中，如图3所示，本发明提供一种高速视频信号处理系统，图形生成模块，包括：
加速处理器(APU)、可编程逻辑器件(CPLD)、离散量处理电路；
加速处理器通过PCIe接口与多路总线接口模块、视频处理模块连接，加速处理器与可编程逻辑器件连接，可编程逻辑器件与离散量处理电路连接。
具体的，具体的工作原理框图如图4所示，地图生成模块(MGM)使用APU主处理器+M96图形处理器作为主体架构，配备NVRAM、FLASH、DDR3L SDRAM等存储器，并使用CPLD进行离散量的控制、局部总线的地址锁存、电压转换。硬件设计主要包括电源转换电路、数据处理电路、BIT处理电路。
电源转换电路使用DC-DC电源模块实现+5VDC到内部各二次电源的转换，包括提供给CPU的3.3V、1.8V、2.5V、1.0V、1.35V，提供给GPU的+1.0V、1.5V、1.8V、1.1V、3.3V。
数据处理电路以APU主处理器为核心，主要包括APU处理器、DDR3存储器、FLASH存储器、NVRAM存储器、时钟、CPLD、看门狗复位SM706芯片、离散量预处理电路、以太网接口、RS232接口、PCIE接口、CPLD用Local Bus接口及FPGA用Local Bus接口等部分。
BIT处理电路主要由主处理器、CPLD、温度传感器芯片和电压传感器芯片等共同完成，用于MGM模块上硬件电路和接口的状态信息采集和检测处理。
在一个实施例中，如图3所示，本发明提供一种高速视频信号处理系统，第一后信号接口模块，还用于将GJB289A信号转接至第二后信号接口模块。第二后信号接口模块，还用于将GJB289A信号转接至图形生成模块。多路总线接口模块，用于实现图形生成模块和外部应用端之间的GJB289A信号的通信。
具体的，多路总线接口模块(MBI)主要由一片Xlinx公司的K7系列的FPGA芯片XC7K410T-2FFG900I，以及，GJB289A协议芯片SM61864G3电路电路组成。
在实际应用场景中，应用端数据通过PCIe总线送至FPGA内部的双端口RAM缓冲区，再通过协议芯片转换成1553总线格式的数据在总线上传输，MBI模块从1553总线接收到的数据也通过双口提交给应用端。具体的工作原理框图如图5所示。
在一个实施例中，如图3所示，本发明提供一种高速视频信号处理系统，第一后信号接口模块，还用于将离散量信号转接至第二后信号接口模块；第二后信号接口模块，还用于将离散量信号转接至视频处理模块；视频处理模块，用于基于离散量信号进行离散量控制。
具体的，后信号接口模块1(RSIM1)与ARINC600连接器通过焊接相连，作为内部各模块与ARINC600连接器之间的信号连接模块，它主要实现系统和外部信号的转接，包括：电源信号、启动信号、GJB289A信号、以太网信号、ARINC429信号、离散量信号、PAL视频等信号。
后信号接口模块2(RSIM2)主要用于信号的转接以及内部模块信号的交互，包括：
a)实现PSM模块和其余模块的信号交互；
b)实现VPM模块和MGM模块的信号交互；
c)实现RSIM1模块与PSM模块、MGM模块、VPM模块信号的信号交互。
在一个实施例中，如图3、图6所示，本发明提供一种高速视频信号处理系统，还包括：
电源模块，与第一后信号接口模块、视频处理模块、图形生成模块连接，用于接收电源信号，并基于电源信号为视频处理模块、图形生成模块供电。
具体的，外部输入的+28V电压信号经电源模块(PSM模块)、处理后，输出+5V工作电压至VPM模块、MBI模块、MGM模块。
在本实施例中，电源模块(PSM)主要由输入电路、掉电维持电路、辅助电源电路、检测电路、控制电路、DC/DC转换电路组成，具体的工作原理框图如图6所示。
输入电路由电阻、电容、瞬态二极管、稳压二极管、场效应管和场效应管驱动器构成。在模块输入端对输入的电源进行滤波、尖峰抑制、反极性保护的处理。
掉电维持电路使用升压储能方式，主要由电阻、二极管、电容、由场效应管和场效应管驱动器构成的理想二极管、充放电模块等构成，该储能方式有利于提高储能电容元件的利用率。
辅助电源电路主要由电阻、电容、稳压管、三端稳压器件组成，产生用于检测电路和控制电路所需的电源和基准电源。
检测电路主要由电阻、电容、稳压管、电压比较器、光耦、温度检测器组成，分别对电源模块的掉电状态、环境温度以及DC/DC转换器生成的+5V电源进行检测，并反馈输出相应的离散量信号。
控制电路主要由电阻、二极管、三极管、光耦、运算放大器构成，用于控制输出电源的开启和关闭。
DC/DC转换电路主要由型号为MVXR100-2805S的DC/DC转换器、电容、二极管组成，是电源模块的主电路。其中DC/DC转换器选用性能可靠的货架产品，将外部+28V输入电源转换成+5V；电容主要起滤波作用。
在一个实施例中，如图5所示，本发明提供一种高速视频信号处理系统，多路总线接口模块，包括：
控制电路、GJB289A接口处理电路、PCIE接口电路。
其中，控制电路、与PCIE接口电路、GJB289A接口处理电路连接。
PCIE接口电路，与图形生成模块连接。
GJB289A接口处理电路，与外部应用端连接。
在一个实施例中，如图7所示，本发明提供一种高速视频信号处理系统，视频处理模块，包括：
高速视频矩阵开关芯片、单片机电路、光电转换电路、PCIe接口电路；
高速视频矩阵开关芯片与单片机电路、光电转换电路、PCIe接口电路连接；
单片机电路与光电转换电路连接，用于将多路ARINC818视频信号和PAL制视频信号进行解码、视频预处理、视频缩放、视频压缩编码处理，得到第二视频数据和第三视频数据；
PCIe接口电路，与图形生成模块连接。
具体的，视频处理模块(VPM)以高速视频矩阵开关芯片和单片机芯片为核心处理器，主要由电源电路、光电转换电路、ARINC429功能电路和视频处理核心电路组成，具体的工作原理框图如图6所示。
电源电路使用FW51100、SM7440LRGWT电压调整器将+5V输入电源转换为模块内各个器件的工作电源，包括+3.3V、+1.8V、1.5V、+1.2V、0.75V等二次电源电压；
光电转换电路使用2个光电转换器件实现ARINC818视频信号的光电信号转换。输入视频的光信号使用十二路并行的光电收发器件HTA8538-MD-T001SC实现7路外视频光信号的并行接收。输出的5路视频光信号通过HTA8537-MD-T001SA将电信号转换为光信号后通过光纤接口发送；
ARINC429功能电路使用了ARINC429总线驱动芯片JHI8448来完成，其中JHI8448将总线上符合ARINC429标准的电气特性信号转换为TTL电平后，再输入到FPGA芯片中进行采集处理。
视频处理电路使用以高速视频矩阵开关芯片和单片机芯片为核心，周边电路包括DVI解码芯片、放大器、AD转换器件以及FLASH和DDR3等器件。
转换后的视频信号均输出至FPGA，并由FPGA内部集成的视频ARINC818 IP核、视频缩放IP核、视频压缩IP核实现对应的视频的ARINC818解码、视频预处理、视频缩放、视频压缩编码处理。这些视频信号还在ARINC818 IP核中进行视频编码后才通过视频矩阵进行选通输出，而压缩后的视频数据通过PCIe接口发送至MGM模块进行以太网数据转发。
在一个实施例中，本发明提供一种视频处理方法，包括：
第一后信号接口模块接入多路ARINC818视频信号、一路PAL制视频信号、ARINC429信号。
第二后信号接口模块将多路ARINC818视频信号、PAL制视频信号转接至视频处理模块，并将ARINC429信号转接至图形生成模块。
图形生成模块接收ARINC429信号，并基于ARINC429信号生成第一视频数据和控制指令，并将第一视频数据输出至视频处理模块，同时将控制指令通过PCIe信号传输至视频处理模块。
视频处理模块接收图形生成模块输出的PCIe信号，并基于PCIe信号中的控制指令将多路ARINC818视频信号和PAL制视频信号进行解码、视频预处理、视频缩放、视频压缩编码处理，得到第二视频数据和/或第三视频数据，并将第一视频数据、第二视频数据和第三视频数据选通输出至第二后信号接口模块。
在本实施例中，设计了一种基于ARINC 818视频的机载视频处理和数字地图视频生成系统，一种视频处理方法应用于系统中。该系统以APU处理器以及高速视频矩阵开关芯片为核心，给出了系统整体设计方案。整套系统采用高性能、高集成度、低功耗的方案，大大地简化了系统硬件架构，从而降低了系统功耗，提高了可靠性。
视频处理模块(VPM)以以高速视频矩阵开关芯片和单片机芯片为核心，主要由电源电路、光电转换电路、ARINC429功能电路、和视频处理核心电路组成，实现视频的接收、视频的选通输出、视频的压缩等功能。
地图生成模块(MGM)APU处理器+M96芯片作为主体架构，配备NVRAM、FLASH、DDR3LSDRAM等存储器，并使用CPLD进行离散量的控制、局部总线的地址锁存、电压转换。
电源模块(PSM)主要由输入电路、掉电维持电路、辅助电源电路、检测电路、控制电路、DC/DC转换电路组成。
多路总线接口模块(MBI)主要由一片Xlinx公司的K7系列的FPGA芯片XC7K410T-2FFG900I以及GJB289A协议芯片SM61864G3电路电路组成。应用端数据通过PCIe总线送至FPGA内部的双端口RAM缓冲区，再通过协议芯片转换成1553总线格式的数据在总线上传输；MBI模块从1553总线接收到的数据也通过双口提交给应用端。
系统内的软件主要由驻留在数据处理功能区的软件和驻留在视频处理功能区的可编程逻辑器件软件组成。驻留在数据处理功能区的软件实现了数字地图、RE级系统管理等应用功能，驻留在视频处理功能区的软件主要实现对视频的选通控制及压缩等。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各程序模组的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的程序模组完成，即将器的内部结构划分成不同的程序单元或模组，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各程序模组可以集成在一个处理单元中，也可是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个处理单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件程序单元的形式实现。另外，各程序模组的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述或记载的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的器和方法，可以通过其他的方式实现。示例性的，以上所描述的器实施例仅仅是示意性的，示例性的，模组或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，示例性的，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，器或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性、机械或其他的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可能集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高速视频信号处理系统，其特征在于，包括：
第一后信号接口模块、第二后信号接口模块、视频处理模块、图形生成模块；其中，所述第一后信号接口模块与所述第二后信号接口模块连接，所述第二后信号接口模块与所述视频处理模块、所述图形生成模块连接；
第一后信号接口模块，用于接入多路ARINC818视频信号、一路PAL制视频信号、ARINC429信号；
第二后信号接口模块，用于将所述多路ARINC818视频信号、所述PAL制视频信号转接至视频处理模块，并将所述ARINC429信号转接至所述图形生成模块；
所述图形生成模块，用于接收所述ARINC429信号，并基于所述ARINC429信号生成第一视频数据和控制指令，并将所述第一视频数据输出至所述视频处理模块，同时将所述控制指令通过PCIe信号传输至所述视频处理模块；
所述视频处理模块，用于接收所述图形生成模块输出的PCIe信号，并基于所述PCIe信号中的控制指令将所述多路ARINC818视频信号和所述PAL制视频信号进行解码、视频预处理、视频缩放、视频压缩编码处理，得到第二视频数据和/或第三视频数据，并将所述第一视频数据、所述第二视频数据和所述第三视频数据选通输出至所述第二后信号接口模块。
2.根据权利要求1所述高速视频信号处理系统，其特征在于，还包括：
前信号接口模块、与所述视频处理模块、所述图形生成模块、多路总线接口模块连接，用转接所述视频处理模块、所述图形生成模块和所述多路总线接口模块的调试信号，以供调试升级。
3.根据权利要求1所述高速视频信号处理系统，其特征在于，还包括：
ARINC600连接器，与所述第一后信号接口模块连接，用于接入所述多路ARINC818视频信号、一路PAL制视频信号、ARINC429信号、GJB289A信号、电源信号、离散量信号至所述第一后信号接口模块。
4.根据权利要求3所述高速视频信号处理系统，其特征在于，
所述第一后信号接口模块，还用于将所述GJB289A信号转接至所述第二后信号接口模块；
所述第二后信号接口模块，还用于将所述GJB289A信号转接至所述图形生成模块；
多路总线接口模块，用于实现所述图形生成模块和外部应用端之间的GJB289A信号的通信。
5.根据权利要求3所述高速视频信号处理系统，其特征在于，
所述第一后信号接口模块，还用于将所述离散量信号转接至所述第二后信号接口模块；
所述第二后信号接口模块，还用于将所述离散量信号转接至所述视频处理模块；
所述视频处理模块，用于基于所述离散量信号进行离散量控制。
6.根据权利要求1所述高速视频信号处理系统，其特征在于，还包括：
电源模块，与所述第一后信号接口模块、所述视频处理模块、所述图形生成模块连接，用于接收电源信号，并基于所述电源信号为所述视频处理模块、所述图形生成模块供电。
7.根据权利要求2所述高速视频信号处理系统，其特征在于，所述多路总线接口模块，包括：
控制电路、GJB289A接口处理电路、PCIe接口电路；
其中，所述控制电路、与所述PCIe接口电路、所述GJB289A接口处理电路连接；
所述PCIe接口电路，与所述图形生成模块连接；
所述GJB289A接口处理电路，与外部应用端连接。
8.根据权利要求1所述高速视频信号处理系统，其特征在于，所述视频处理模块，包括：
高速视频矩阵开关芯片、单片机电路、光电转换电路、PCIe接口电路；
所述高速视频矩阵开关芯片与所述单片机电路、所述光电转换电路、PCIe接口电路连接；
所述单片机电路与所述光电转换电路连接，用于将所述多路ARINC818视频信号和所述PAL制视频信号进行解码、视频预处理、视频缩放、视频压缩编码处理，得到第二视频数据和第三视频数据；
所述PCIe接口电路，与所述图形生成模块连接。
9.根据权利要求1～8中任一项所述高速视频信号处理系统，其特征在于，所述图形生成模块，包括：
加速处理器、可编程逻辑器件、离散量处理电路；
所述加速处理器通过PCIe接口与多路总线接口模块、视频处理模块连接，所述加速处理器与所述可编程逻辑器件连接，所述可编程逻辑器件与所述离散量处理电路连接。
10.一种高速视频信号处理方法，其特征在于，包括：
第一后信号接口模块接入多路ARINC818视频信号、一路PAL制视频信号、ARINC429信号；
第二后信号接口模块将所述多路ARINC818视频信号、所述PAL制视频信号转接至视频处理模块，并将所述ARINC429信号转接至图形生成模块；
所述图形生成模块接收所述ARINC429信号，并基于所述ARINC429信号生成第一视频数据和控制指令，并将所述第一视频数据输出至所述视频处理模块，同时将所述控制指令通过PCIe信号传输至所述视频处理模块；
所述视频处理模块接收所述图形生成模块输出的PCIe信号，并基于所述PCIe信号中的控制指令将所述多路ARINC818视频信号和所述PAL制视频信号进行解码、视频预处理、视频缩放、视频压缩编码处理，得到第二视频数据和/或第三视频数据，并将所述第一视频数据、所述第二视频数据和所述第三视频数据选通输出至所述第二后信号接口模块。
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