CN115037847A - 一种基于数据包交换的视频数据交换方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于数据处理和数据重组技术领域，尤其涉及一种基于数据包交换的视频数据交换方法及系统，其包括：视频数据发送处理：分离提取数据、重组视频数据、发送视频数据；视频数据接收处理：接收视频数据、校准同步信号、还原视频信号，本发明解决现有技术存在视频交换过程中，视频数据处理过于复杂繁琐，从而影响视频输出质量的问题，具有将视频数据直接进行硬件传输，不通过软件处理，通过SRIO进行数据交换，达到多个终端可以任意交换视频数据的目的的有益技术效果。
Description
技术领域
本发明属于数据处理和数据重组技术领域，尤其涉及一种基于数据包交换的视频数据交换方法及系统。
背景技术
SRIO是面向嵌入式系统开发提出的高可靠、高性能、基于包交换的新一代高速互联技术，已于2004年被国际标准化组织(ISO)和国际电工协会(IEC)批准为ISO/IECDIS18372标准；SRIO则是面向串行背板、DSP和相关串行数据平面连接应用的串行RapidIO接口；串行RapidIO包含一个3层结构的协议，即物理层、传输层、逻辑层；物理层定义电气特性、链路控制、低级错误管理、底层流控制数据；传输层定义包交换、路由和寻址机制；逻辑层定义总体协议和包格式；可以实现最低引脚数量，采用DMA传输，支持复杂的可扩展拓扑，多点传输；可选的1.25 Gbps、2.5Gbps、3.125 Gbps和5Gbps四种速度能满足不同应用需求，是未来十几年中嵌入式系统互联的最佳选择之一；
目前，视频共享需要通过网络、软件系统、软件应用、视频编码解码器等组成的复杂系统；其处理过程是：将视频数据通过复杂的硬件传输，较多的视频软件处理，从而实现在终端交换视频数据的目的；
现有技术存在视频交换过程中，视频数据处理过于复杂繁琐，从而影响视频输出质量的问题。
发明内容
本发明提供一种基于数据包交换的视频数据交换方法及系统，通过视频数据交换方法所述的装置和交换系统，以解决上述背景技术中提出了现有技术存在视频交换过程中，视频数据处理过于复杂繁琐，从而影响视频输出质量的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种基于数据包交换协议的视频数据交换方法，包括：
视频数据发送处理：
分离提取数据：将视频帧分离并提取为视频数据和同步数据；
重组视频数据：将视频数据和同步数据重组为视频帧重组包；
发送视频数据：通过数据包交换协议SRIO发送视频帧重组包；
视频数据接收处理：
接收视频数据：通过数据包交换协议SRIO接收视频帧重组包；
校准同步信号：提取视频帧重组包中的同步数据，并基于同步数据校准同步信号；
还原视频信号：基于同步信号，将视频数据恢复为视频帧。
进一步，所述视频数据交换方法还包括：
视频数据发送处理还包括：
分离提取数据：基于外部输入或设备自身生成的视频帧，将视频帧分离为视频信号和同步信号，将视频信号和同步信号提取为视频数据和同步数据；
重组视频数据：基于数据包交换协议SRIO，将视频数据和同步数据装载并缓存为视频帧重组数据，并将视频帧重组数据重组为视频帧重组包；
发送视频数据：基于数据包交换协议SRIO，物理发送视频帧重组包。
进一步，所述视频数据交换方法还包括：
视频数据接收处理：
接收视频数据：基于数据包交换协议SRIO，物理接收视频帧重组包；
校准同步信号：基于数据包交换协议SRIO，将视频帧重组包还原并缓存为视频帧重组数据，将视频帧重组数据中提取视频数据和同步数据，同步数据用来校准同步信号生成器，同步信号生成器物理输出同步信号；
还原视频信号：基于同步信号，将视频数据同步为视频帧，并物理输出视频帧。
进一步，所述分离提取数据还包括：
判定是否使用外部视频源作为数据源，若使用外部视频源，则：
接入外部视频源后，将外部视频源分离为视频信号和包括行同步信号、场同步信号、有效显示数据宣统信号的同步信号，并将同步信号转换为同步数据，同时，通过像素数据提取方法，将视频信号提取为包括像素数据的视频数据；
否则：
接入内部视频源后，将内部视频源分离为视频信号和包括行同步信号、场同步信号、有效显示数据宣统信号的同步信号，并将同步信号转换为同步数据，同时，通过像素数据提取方法，将视频信号提取为包括像素数据的视频数据；
所述像素数据提取方法包括：基于分离的视频信号，将视频信号的每一帧的像素点分布于XY坐标系，通过行、场计数方式提取XY坐标系中所有像素点，将计数器数值与像素点数值打包形成像素数据集；
以及；
所述像素数据提取方法还包括：基于分离的视频信号，将视频信号的每一帧的像素点分布于XY坐标系，通过计数器判定行、场起始信息，将行、场起始信息与像素点数值打包形成像素数据集；
所述视频稳定判定方法包括：
一个完整的同步信号周期内，判断行、场计数值是否等于每一帧的分辨率值；
若相等，则：
判定视频稳定；
否则：
判定视频不稳定，并重载当前帧，并且计数器重新计数。
进一步，所述重组视频数据还包括：
基于视频稳定的像素数据集，根据数据包交换协议SRIO的数据格式，将像素数据集重组为像素重组SRIO数据，并将像素重组SRIO数据存入发送缓冲区；
若缓冲区中的像素重组SRIO数据容量大于SRIO最大包容量时，则将缓冲区中的像素重组SRIO数据以最大包容量分割为像素重组SRIO数据存入发送FIFO缓冲区。
进一步，所述发送视频数据还包括：
基于发送FIFO缓冲区中的像素重组SRIO数据，根据数据交换协议SRIO的发送条件，将像素重组SRIO数据包通过SRIO端口发送；
所述数据包交换协议SRIO的发送条件包括：
将像素重组SRIO数据包按照视频时钟域和SRIO时钟域的跨时钟域处理；
若读取的SRIO端口状态为准备就绪，则：
读取并发送发送缓冲区中的像素重组SRIO数据包；
否则：
丢弃数据后，重新载入并发送发送缓冲区中的像素重组SRIO数据包。
进一步，所述接收视频数据还包括：
基于接收的像素重组SRIO数据包，根据数据包交换协议SRIO的接收条件，将像素重组SRIO数据包存入接收缓冲区中，并根据数据包交换协议SRIO的数据格式，将像素重组SRIO数据包还原为像素数据集，并基于还原后的像素数据集，通过色彩标准重新排序，形成色彩像素数据集；
所述数据包交换协议SRIO的接收条件包括：
将像素重组SRIO数据包按照视频时钟域和SRIO时钟域的跨时钟域处理。
进一步，所述校准同步信号还包括：
基于色彩像素数据集，通过数据包交换协议SRIO的数据格式和行、场计数方式，将视频数据还原并分布于XY坐标系，并基于XY坐标系中所有像素点，通过同步校准方法，确定并提取还原的视频数据和同步数据，并基于同步数据，通过同步信号生成器输出同步信号；
所述同步校准方法包括：
基于同步信号下XY坐标系的分布的像素数据，判断同步信号下的像素数据坐标和接收的像素数据坐标是否存在差值；
若Y坐标存在差值，则：
重载同步信号；
否则：
若Y坐标不存在差值，则并判断X坐标是否存在差值；
若X坐标存在差值
则：仅调整同步信号生成器计数器数值；
否则：确定同步成功，并输出于还原视频信号。
进一步，所述还原视频信号还包括：
基于同步信号生成器输出的同步信号，通过同步视频输出方法，将同步后的视频信号输出于视频显示终端；
所述同步视频输出方法包括：
将从SRIO接收到的视频数据和同步信号生成器输出的同步信号封装成完成同步的视频信号；
若同步信号存在且稳定，则：
将校准同步信号后的视频信号输出从视频端口输出；
若同步信号不稳定，则：
抛弃且不输出SRIO接收到的视频数据。
同时，本发明还提供了一种基于数据包交换协议的视频数据交换系统，执行上述一种基于数据包交换协议的视频数据交换方法，系统包括：
视频数据发送模块和视频数据接收模块；
视频数据发送模块：用于视频数据发送处理；
视频数据接收模块：用于视频数据接收处理；
所述视频数据交换系统还包括：基于数据包交换协议SRIO的视频发送装置和视频接收装置；
所述视频发送装置：用于基于数据包交换协议SRIO，物理发送视频帧重组包；
所述视频接收装置：用于基于数据包交换协议SRIO，物理接收视频帧重组包；
所述视频数据交换系统还包括：同步信号发生装置和视频显示装置；
同步信号发生装置：用于基于同步数据，输出同步信号；
视频显示装置：用于在接收端，接收并显示同步后的视频信号。
有益技术效果：
本专利采用视频数据发送处理：分离提取数据：将视频帧分离并提取为视频数据和同步数据；重组视频数据：将视频数据和同步数据重组为视频帧重组包；发送视频数据：通过数据包交换协议SRIO发送视频帧重组包；视频数据接收处理：接收视频数据：通过数据包交换协议SRIO接收视频帧重组包；校准同步信号：提取视频帧重组包中的同步数据，并基于同步数据校准同步信号生成器，生成同步信号；还原视频信号：基于同步信号，将视频数据恢复为视频帧，由于其原理为：将视频信号帧进行视频像素数据和同步信号分离，提取出视频像素数据和同步信号，将两种信息重新组包后使用SRIO接口发送数据，通过SRIO交换器件进行数据交换；SRIO接收端接收到交换数据后，通过数据提取模块提取出视频像素数据和同步信号，使用提取的同步信号对接收端的同步信号产生器进行校准同步，根据同步信号将视频像素数据恢复成视频信号帧进行显示，通过将视频进行重新组包进行SRIO传输，达到视频数据交换和视频共享的功能；本发明将视频数据直接进行硬件传输，不通过软件处理，通过SRIO进行数据交换。达到多个终端可以任意交换视频数据的目的。
附图说明
图1是本发明视频数据交换方法的总流程图；
图2是本发明视频数据交换方法的视频数据发送处理的流程图；
图3是本发明视频数据交换方法的视频数据接收处理的流程图；
图4是本发明视频共享系统的结构示意图；
图5是本发明视频数据交换系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步描述：
图中：
S101-视频数据发送处理；
S1011-分离提取数据；
S1012-重组视频数据；
S1013-发送视频数据；
S102-视频数据接收处理；
S1021-接收视频数据；
S1022-校准同步信号；
S1023-还原视频信号；
S201-分离提取数据：基于外部输入或设备自身生成的视频帧，将视频帧分离为视频信号和同步信号，将视频信号和同步信号提取为视频数据和同步数据；
S202-重组视频数据：基于数据包交换协议SRIO，将视频数据和同步数据装载并缓存为视频帧重组数据，并将视频帧重组数据重组为视频帧重组包；
S203-发送视频数据：基于数据包交换协议SRIO，物理发送视频帧重组包；
S301-接收视频数据：基于数据包交换协议SRIO，物理接收视频帧重组包；
S302-校准同步信号：基于数据包交换协议SRIO，将视频帧重组包还原并缓存为视频帧重组数据，将视频帧重组数据中提取视频数据和同步数据，同步数据校准同步信号生成器，并物理输出同步信号；
S303-还原视频信号：基于同步信号，将视频数据同步为视频帧，并物理输出视频帧；
实施例：
本实施例：如图1、4所示，一种基于数据包交换协议的视频数据交换方法，包括：
视频数据发送处理S101：
分离提取数据S1011：将视频帧分离并提取为视频数据和同步数据；
重组视频数据S1012：将视频数据和同步数据重组为视频帧重组包；
发送视频数据S1013：通过数据包交换协议SRIO发送视频帧重组包；
视频数据接收处理S102：
接收视频数据S1021：通过数据包交换协议SRIO接收视频帧重组包；
校准同步信号S1022：提取视频帧重组包中的同步数据，同步数据用来校准同步信号生成器，同步信号生成器物理输出同步信号；
还原视频信号S1023：基于同步信号，将视频数据恢复为视频帧。
由于采用视频数据发送处理：分离提取数据：将视频帧分离并提取为视频数据和同步数据；重组视频数据：将视频数据和同步数据重组为视频帧重组包；发送视频数据：通过数据包交换协议SRIO发送视频帧重组包；视频数据接收处理：接收视频数据：通过数据包交换协议SRIO接收视频帧重组包；校准同步信号：提取视频帧重组包中的同步数据，并基于同步数据校准同步信号生成器，生成同步信号；还原视频信号：基于同步信号，将视频数据恢复为视频帧，由于其原理为：将视频信号帧进行视频像素数据和同步信号分离，提取出视频像素数据和同步信号，将两种信息重新组包后使用SRIO接口发送数据，通过SRIO交换器件进行数据交换；SRIO接收端接收到交换数据后，通过数据提取模块提取出视频像素数据和同步信号，使用提取的同步信号对接收端的同步信号产生器进行同步，根据同步信号将视频像素数据恢复成视频信号帧进行显示，通过将视频进行重新组包进行SRIO传输，达到视频数据交换和视频共享的功能；本发明将视频数据直接进行硬件传输，不通过软件处理，通过SRIO进行数据交换。达到多个终端可以任意交换视频数据的目的。
如图2所示，所述视频数据交换方法还包括：
视频数据发送处理S101还包括：
分离提取数据S1011：基于外部输入或设备自身生成的视频帧，将视频帧分离为视频信号和同步信号，将视频信号和同步信号提取为视频数据和同步数据S201；
重组视频数据S1012：基于数据包交换协议SRIO，将视频数据和同步数据装载并缓存为视频帧重组数据，并将视频帧重组数据重组为视频帧重组包S202；
发送视频数据S1013：基于数据包交换协议SRIO，物理发送视频帧重组包S203。
由于采用所述视频数据交换方法还包括：视频数据发送处理还包括：分离提取数据：基于外部输入或设备自身生成的视频帧，将视频帧分离为视频信号和同步信号，将视频信号和同步信号提取为视频数据和同步数据；重组视频数据：基于数据包交换协议SRIO，将视频数据和同步数据装载并缓存为视频帧重组数据，并将视频帧重组数据重组为视频帧重组包；发送视频数据：基于数据包交换协议SRIO，物理发送视频帧重组包，由于如图5所示，其原理是：发送端：将视频信号（包括外部输入或设备自身生成的）进行视频数据和同步信号分离，提取出像素数据和同步信号数据；将像素数据和同步信号数据重新组装成新的数据格式存入缓存；组装后的数据根据SRIO协议进行组帧；通过SRIO接口发送给SRIO交换机进行数据交换，从而实现视频数据发送处理。
如图3所示，所述视频数据交换方法还包括：
视频数据接收处理S102：
接收视频数据S1021：基于数据包交换协议SRIO，物理接收视频帧重组包S301；
校准同步信号S1022：基于数据包交换协议SRIO，将视频帧重组包还原并缓存为视频帧重组数据，将视频帧重组数据中提取视频数据和同步数据，并物理输出同步信号S302；
还原视频信号S1023：基于同步信号，将视频数据同步为视频帧，并物理输出视频帧S303。
由于采用所述视频数据交换方法还包括：视频数据接收处理：接收视频数据：基于数据包交换协议SRIO，物理接收视频帧重组包；校准同步信号：基于数据包交换协议SRIO，将视频帧重组包还原并缓存为视频帧重组数据，将视频帧重组数据中提取视频数据和同步数据，并物理输出同步信号；还原视频信号：基于同步信号，将视频数据同步为视频帧，并物理输出视频帧，由于如图5所示，接收端：接收SRIO包；根据SRIO协议进行解包；将解包后的数据进行缓存；从缓存的数据中分离像素数据和同步信号数据；同步信号数据发送给同步信号产生器用于同步信号恢复；同步信号产生器恢复的同步信号发送给视频信号产生器；视频信号产生器根据像素数据和同步信号生成视频信号发送给视频输出接口，从而实现视频数据接收处理。
所述分离提取数据S1011还包括：
判定是否使用外部视频源作为数据源，若使用外部视频源，则：
接入外部视频源后，将外部视频源分离为视频信号和包括行同步信号、场同步信号、有效显示数据宣统信号的同步信号，并将同步信号转换为同步数据，同时，通过像素数据提取方法，将视频信号提取为包括像素数据的视频数据；
否则：
接入内部视频源后，将内部视频源分离为视频信号和包括行同步信号、场同步信号、有效显示数据宣统信号的同步信号，并将同步信号转换为同步数据，同时，通过像素数据提取方法，将视频信号提取为包括像素数据的视频数据；
所述像素数据提取方法包括：基于分离的视频信号，将视频信号的每一帧的像素点分布于XY坐标系，通过行、场计数方式提取XY坐标系中所有像素点，将计数器数值与像素点数值打包形成像素数据集；
以及；
所述像素数据提取方法还包括：基于分离的视频信号，将视频信号的每一帧的像素点分布于XY坐标系，通过计数器判定行、场起始信息，将行、场起始信息与像素点数值打包形成像素数据集；
所述视频稳定判定方法包括：
一个完整的同步信号周期内，判断行、场计数值是否等于每一帧的分辨率值；
若相等，则：
判定视频稳定；
否则：
判定视频不稳定，并重载当前帧，并且计数器重新计数。
由于采用所述分离提取数据还包括：判定是否使用外部视频源作为数据源，若使用外部视频源，则：接入外部视频源后，将外部视频源分离为视频信号和包括行同步信号、场同步信号、有效显示数据宣统信号的同步信号，并将同步信号转换为同步数据，同时，通过像素数据提取方法，将视频信号提取为包括像素数据的视频数据；否则：接入内部视频源后，将内部视频源分离为视频信号和包括行同步信号、场同步信号、有效显示数据宣统信号的同步信号，并将同步信号转换为同步数据，同时，通过像素数据提取方法，将视频信号提取为包括像素数据的视频数据；
由于（1）判定是否使用外部视频源作为数据源，如果是将外部视频源接入同步信息提取模块，如果否将使用内部视频生产模块接入同步信息提取模块；（2）生成内部视频信号，包括HS（行同步信号）、VS（场同步信号）、DE（有效显示数据宣统信号）同步信号和像素数据。视频生成模块生成简单图像，方便系统调试。
所述像素数据提取方法包括：基于分离的视频信号，将视频信号的每一帧的像素点分布于XY坐标系，通过行、场计数方式提取XY坐标系中所有像素点，将计数器数值与像素点数值打包形成像素数据集；以及所述像素数据提取方法还包括：基于分离的视频信号，将视频信号的每一帧的像素点分布于XY坐标系，通过计数器判定行、场起始信息，将行、场起始信息与像素点数值打包形成像素数据集；
由于生成视频同步信号和视频（彩条、纯色）数据。该功能可以使设备除了使用外部输入作为视频源，还可以使用图像产生器产生的简单图像作为信号源，用做设备调试，视频信号除了图像像素相关的数据以外还有同步信号，该信号可以提取出来；提取方法：自身产生计数器，通过视频的行、场信号进行同步清零，计数器数据可以做为像素坐标，该坐标数据作为同步信号数据。和像素数据组成一组新的视频数据数据，具体方法包括从视频信号中分离同步信号与像素数据，像素数据，该模块包含两个计数器，分别计数像素点的XY坐标。X坐标由DE控制，当DE有效时计数，无效时清零。Y坐标由VS和DE边沿进行检测，DE无效边沿时Y计数，VS无效边沿时Y清零。（XY坐标的意思，根据视频数据分辨率，每一横行像素点个数等于X，每一纵列像素点个数等于Y），提取过程中的像素数据不需要换成在完成。
下面对两种方法产生的数据格式进行说明：
视频信号除了图像像素相关的数据以外还有同步信号，该信号可以提取出来；
提取方法一：自身产生计数器，通过视频的行、场信号进行同步清零，计数器数据可以做为像素坐标，该坐标数据作为同步信号数据。和像素数据组成一组新的视频数据数据。
提取方法二：将像素数据扩展两位，第一位代表行同步在每行的第一个像素点位1，其他为0，第二位代表场同步，每场的第一个像素点为1，其他像素点为0。
所述视频稳定判定方法包括：一个完整的同步信号周期内，判断行、场计数值是否等于每一帧的分辨率值；若相等，则：判定视频稳定；否则：判定视频不稳定，并重载当前帧，并且计数器重新计数。
由于判定XY坐标和同步信号是否稳定，坐标值与DE,VS,HS边沿是否匹配，匹配的意思是一个完整的同步信号周期内，XY坐标计数是否等于分辨率值。坐标值大于或者小于分辨率表面同步信号出现抖动或失效，需要重新生成XY坐标；
特别注意的是，提取过程中的像素数据不需要缓存，像素数据直接抛弃。
所述重组视频数据S1012还包括：
基于视频稳定的像素数据集，根据数据包交换协议SRIO的数据格式，将像素数据集重组为像素重组SRIO数据，并将像素重组SRIO数据存入发送缓冲区；
若缓冲区中的像素重组SRIO数据容量大于SRIO最大包容量时，则将缓冲区中的像素重组SRIO数据以最大包容量分割为像素重组SRIO数据存入发送FIFO缓冲区。
由于采用所述重组视频数据还包括：基于视频稳定的像素数据集，根据数据包交换协议SRIO的数据格式，将像素数据集重组为像素重组SRIO数据包，并将像素重组SRIO数据包存入发送缓冲区；若像素重组SRIO数据包容量大于最大包容量时，则将像素重组SRIO数据包以最大包容量分割为SRIO数据包组存入发送缓冲区。
由于当XY坐标稳定生成后，将坐标值与相对于的像素数据进行组包，根据上述方法一或者方法二组成的数据矩阵格式，将数据矩阵格式存入缓存，当数据量超过256byte时，可以生成一个完整的SRIO最大PAYLOAD包，PAYLOAD表示一个SRIO包所携带的数据量；组帧发送，当缓存中的数据不小于256字节时，将数据组合成NWRITE数据包发送。当缓存写满且受到srio流控不能继续发包时，停止发包，等待缓存清空后恢复正常工作。
所述发送视频数据S1013还包括：
基于发送FIFO缓冲区中的像素重组SRIO数据，根据数据交换协议SRIO的发送条件，将像素重组SRIO数据包通过SRIO端口发送；
所述数据包交换协议SRIO的发送条件包括：
将像素重组SRIO数据包按照视频时钟域和SRIO时钟域的跨时钟域处理；
若读取的SRIO端口状态为准备就绪，则：
读取并发送发送缓冲区中的像素重组SRIO数据包；
否则：
丢弃数据后，重新载入并发送发送缓冲区中的像素重组SRIO数据包。
由于采用所述发送视频数据还包括：基于发送缓冲区中的像素重组SRIO数据包，根据数据包交换协议SRIO的发送条件，将像素重组SRIO数据包通过SRIO端口发送；所述数据包交换协议SRIO的发送条件包括：将像素重组SRIO数据包按照视频时钟域和SRIO时钟域的跨时钟域处理；若读取的SRIO端口状态为准备就绪，则：读取并发送发送缓冲区中的像素重组SRIO数据包；否则：丢弃数据后，重新载入并发送发送缓冲区中的像素重组SRIO数据包。
由于实现视频时钟域和srio时钟域的跨时钟域处理。缓存数据首先需要将数据写入异步双口fifo，srio发送端读取fifo发送数据；读取srio端口状态，读取fifo数据。当srio并没有具备传输条件时，丢弃数据；当满足发送条件时，发送数据；为防止fifo溢出，srio发送端依然进行fifo读取操作，此时将fifo中的数据丢弃；由于fifo中的数据是符合srio包格式的数据，当srio端口准备就绪后，端口可随时发送数据，缓存的作用：异步fifo缓存，用做跨时钟域和数据缓存，由于视频信号数据速率和SRIO速率不同，并且srio链路存在流控，需要将数据进行缓存。当srio受流控限制无法及时读出缓存中数据，但是数据仍然不断写入，会导致数据溢出，此时停止写入数据，并清除缓存中的数据。等到下一帧的帧头开始才从新进行新一帧数据写入。
所述接收视频数据S1021还包括：
基于接收的像素重组SRIO数据包，根据数据包交换协议SRIO的接收条件，将像素重组SRIO数据包存入接收缓冲区中，并根据数据包交换协议SRIO的数据格式，将像素重组SRIO数据包还原为像素数据集，并基于还原后的像素数据集，通过色彩标准重新排序，形成色彩像素数据集。
所述数据包交换协议SRIO的接收条件包括：
将像素重组SRIO数据包按照视频时钟域和SRIO时钟域的跨时钟域处理。
由于采用所述接收视频数据还包括：基于接收的像素重组SRIO数据包，根据数据包交换协议SRIO的接收条件，将像素重组SRIO数据包存入接收缓冲区中，并根据数据包交换协议SRIO的数据格式，将像素重组SRIO数据包还原为像素数据集，并基于还原后的像素数据集，通过色彩标准重新排序，形成色彩像素数据集。
由于接收解包模块：接收srio的包，去掉包头等开销bit，将数据写入缓存；接收缓存数据，数据提取：当缓存的数据大于一行时提取，读取缓存中的数据，将像素数据与同步信号数据分离；像素数据发送给视频信号恢复模块，同步信号数据发送给同步信号产生器。SRIO接口就绪，接收数据；异步fifo实现写入fifo，视频信号读取fifo；将从fifo种读取的数据分离成，像素坐标XY和数据，根据数据格式，将数据重新打包成像素数据。重新打包的方法是按照先后顺序进行重新排序，例如在RGB色彩标准值中排序成R0/G0/B0/R1/G1/B1……Rn/Gn/Bn…；将分离的像素坐标传输给同步校准模块。
所述数据包交换协议SRIO的接收条件包括：将像素重组SRIO数据包按照视频时钟域和SRIO时钟域的跨时钟域处理。
由于异步fifo缓存，用做跨时钟域和数据缓存，深度为两行数据；异步fifo实现跨时钟域，srio时钟域写入fifo，同时，通过视频信号时钟域读取fifo。
所述校准同步信号S1022还包括：
基于色彩像素数据集，通过数据包交换协议SRIO的数据格式和行、场计数方式，将视频数据还原并分布于XY坐标系，并基于XY坐标系中所有像素点，通过同步校准方法，确定并提取还原的视频数据和同步数据，并基于同步数据，通过同步信号生成器输出同步信号。
所述同步校准方法包括：
基于同步信号下XY坐标系的分布的像素数据，判断同步信号下的像素数据坐标和接收的像素数据坐标是否存在差值；
若Y坐标存在差值，则：
重载同步信号；
否则：
若Y坐标不存在差值，则并判断X坐标是否存在差值；
若X坐标存在差值
则：仅调整同步信号生成器计数器数值；
否则：确定同步成功，并输出于还原视频信号S1023。
由于采用所述校准同步信号还包括：基于色彩像素数据集，通过数据包交换协议SRIO的数据格式和行、场计数方式，将视频数据还原并分布于XY坐标系，并基于XY坐标系中所有像素点，通过同步校准方法，确定并提取还原的视频数据和同步数据，并基于同步数据，通过同步信号生成输出同步信号；
由于数据提取：当缓存的数据大于一行时提取，读取缓存中的数据，将像素数据与同步信号数据分离。像素数据发送给视频信号恢复模块，同步信号数据发送给同步信号产生器；同步信号产生器：作用产生符合当前分辨率的成视频帧同步信号，根据同步信号数据调整行、场信号的延时达到同步的目的。
所述同步校准方法包括：基于同步信号下XY坐标系的分布的像素数据，判断同步信号下的像素数据坐标和接收的像素数据坐标是否存在差值；若Y坐标存在差值，则：重载同步信号；否则：若Y坐标不存在差值，则并判断X坐标是否存在差值；若X坐标存在差值,则：仅调整同步信号生成器计数器数值；否则：确定同步成功，并输出于还原视频信号。
由于像素数据传输给视频封装模块；产生视频同步信号，内部有行计数器和场计数器，根据不同分辨率要求，生成·视频同步信号。当不满足同步条件时计数器清零，调整同步信号；同步校准根据生成的同步信号产生X’Y’像素坐标，根据数据格式，比对接收到的像素坐标XY，计算出XY与X’Y’的差值；判定XY与X’Y’的差值，当Y与Y’有差值时，完全失去同步，反馈给6计数器计数重新生成同步信号。当Y与Y’没有差值，X与X’差值时，调整同步信号生成器计数器数值；当XY与X’Y’没有差值时，同步成功，将同步后的同步信号发送给视频封装模块；同步方法具体的说：利用延时来调节同步信号产生器的脉冲位置。根据发送端同步信号数据的格式，如果使用格式一：根据数据中的XY坐标调整同步信号计数器的数值，该方法可以做到随时调节，速度快，只需要知道几个像素点就可以完成同步。如果使用格式二，根据bit调整计数器的清理，需要几帧图像才可以完成同步，未完成同步视，像素数据不传输给显示器。当传输过程中出现较多丢包的情况时，会造成同步失锁，导致图像卡顿，方法二效果比较差。
所述还原视频信号S1023还包括：
基于同步信号生成器输出的同步信号，通过同步视频输出方法，将同步后的视频信号输出于视频显示终端；
所述同步视频输出方法包括：
将从SRIO接收到的视频数据和同步信号生成器输出的同步信号封装成完成同步的视频信号；
若同步信号存在且稳定，则：
将校准同步信号S1022后的视频信号输出从视频端口输出；
若同步信号不稳定，则：
抛弃且不输出SRIO接收到的视频数据。
由于采用所述还原视频信号还包括：基于同步信号生成器输出的同步信号，通过同步视频输出方法，将同步后的视频信号输出于视频显示终端；
所述同步视频输出方法包括：将从SRIO接收到的视频数据和同步信号生成器输出的同步信号封装成完成同步的视频信号；若同步信号存在且稳定，则：将校准同步信号后的视频信号输出从视频端口输出；若同步信号不稳定，则：抛弃且不输出SRIO接收到的视频数据。
由于根据同步情况进行视频数据与同步信号封装，在没有同步时丢弃数据。当同步信号稳定时，同步信号与同步数据产生视频信号；将同步好的视频信号发送给视频显示终端。
一种基于数据包交换协议的视频数据交换系统，包括：
视频数据发送模块和视频数据接收模块；
视频数据发送模块：用于实现上述一种基于数据包交换协议的视频数据交换方法的视频数据发送处理S101；
视频数据接收模块：用于实现上述一种基于数据包交换协议的视频数据交换方法的视频数据接收处理S102；
所述视频数据交换系统还包括：基于数据包交换协议SRIO的视频发送装置和视频接收装置；
所述视频发送装置：用于基于数据包交换协议SRIO，物理发送视频帧重组包；
所述视频接收装置：用于基于数据包交换协议SRIO，物理接收视频帧重组包；
所述视频数据交换系统还包括：同步信号发生装置和视频显示装置；
同步信号发生装置：用于基于同步数据，输出同步信号；
视频显示装置：用于在接收端，接收并显示同步后的视频信号。
同时，本发明还提供一种基于数据包交换协议的视频数据交换系统，执行上述一种基于数据包交换协议的视频数据交换方法，系统包括：视频数据发送模块和视频数据接收模块；
视频数据发送模块：用于视频数据发送处理；
视频数据接收模块：用于视频数据接收处理；
所述视频数据交换系统还包括：基于数据包交换协议SRIO的视频发送装置和视频接收装置；
所述视频发送装置：用于基于数据包交换协议SRIO，物理发送视频帧重组包；
所述视频接收装置：用于基于数据包交换协议SRIO，物理接收视频帧重组包；
所述视频数据交换系统还包括：同步信号发生装置和视频显示装置；
同步信号发生装置：用于基于同步数据，输出同步信号；
视频显示装置：用于在接收端，接收并显示同步后的视频信号；
由于本系统是一种基于数据包交换协议的视频数据交换方法映射的系统，其通过将视频进行重新组包进行SRIO传输，达到视频数据交换和视频共享的功能；本发明将视频数据直接进行硬件传输，不通过软件处理，通过SRIO进行数据交换。达到多个终端可以任意交换视频数据的目的；
同时，本发明对各模块功能做出特别的说明：
发送端模块：
1、图像产生器的作用：生成视频同步信号和视频数据。该功能可以使设备除了使用外部输入作为视频源，还可以使用图像产生器产生的简单图像作为信号源，用做设备调试。
2、缓存的作用，异步fifo缓存，用做跨时钟域和数据缓存，由于视频信号数据速率和SRIO速率不同，并且srio链路存在流控，需要将数据进行缓存。当srio受流控限制无法及时读出缓存中数据，但是数据仍然不断写入，会导致数据溢出，此时停止写入数据，并清除缓存中的数据。等到下一帧的帧头开始才从新进行新一帧数据写入。
3、组帧发送，当缓存中的数据不小于256字节时，将数据组合成数据包发送。当缓存写满且受到srio流控不能继续发包时，停止发包，等待缓存清空后恢复正常工作。
接收端模块：
1、接收解包模块：接收srio的包，去掉包头等开销bit，将数据写入缓存。
2、接收缓存模块：异步fifo缓存，用做跨时钟域和数据缓存，深度为两行数据。
3、数据提取模块：当缓存的数据大于一行时提取，读取缓存中的数据，将像素数据与同步信号数据分离。像素数据发送给视频信号恢复模块，同步信号数据发送给同步信号产生器。
4、同步信号产生器：作用产生符合当前分辨率的视频帧同步信号，根据同步信号数据调整行、场信号的延时达到同步的目的。
11、本发明的特点说明：
（1）可根据srio的通道数扩展成多个终端，每个终端的视频源可以选择任意终端的显示器，每个终端的显示器可以显示任意视频源的视频，但一个终端的显示器只能播放一个视频源的图像，不能进行分频显示。
（2）可以在常用的设备(笔记本、台式机、机顶盒等）上使用，无需额外接口，链接简单。终端提供视频输入、视频输出接口，只需要提供视频线缆即可实现交换。
（3）采用srio接口接入srio交换机，数据交换速度快，数据包额外开销少。根据srio速率可以实现高分辨率高刷新率的视频交换。针对视频信号的特点，丢失几帧图像并不影响观看者的主管感受，对可能受到的不稳妥信号干扰，采用抛弃报文的机制，保证系统的正常运行。
（4）采用硬件实现方式，无需提供操作系统以及上层应用软件，可以有效的减少多层开发导致的不稳定性。且无需接入网络，安全保密等级高。且硬件实现响应速度快，可以有效降低图像显示时延。
（5）输入通道和输出通道独立工作，不受视频源和显示器的限制，对只有一个视频源多个显示器的系统可以作为显示器扩展使用。或者对于只有一个显示器多个视频源的系统，可以使用单个显示器切换显示各个视频源的内容。
工作原理：
本专利通过采用视频数据发送处理：分离提取数据：将视频帧分离并提取为视频数据和同步数据；重组视频数据：将视频数据和同步数据重组为视频帧重组包；发送视频数据：通过数据包交换协议SRIO发送视频帧重组包；视频数据接收处理：接收视频数据：通过数据包交换协议SRIO接收视频帧重组包；校准同步信号：提取视频帧重组包中的同步数据，并基于同步数据生成同步信号；还原视频信号：基于同步信号，将视频数据恢复为视频帧，由于其原理为：将视频信号帧进行视频像素数据和同步信号分离，提取出视频像素数据和同步信号，将两种信息重新组包后使用SRIO接口发送数据，通过SRIO交换器件进行数据交换；SRIO接收端接收到交换数据后，通过数据提取模块提取出视频像素数据和同步信号，使用提取的同步信号对接收端的同步信号产生器进行同步，根据同步信号将视频像素数据恢复成视频信号帧进行显示，通过将视频进行重新组包进行SRIO传输，达到视频数据交换和视频共享的功能；
本发明解决现有技术存在视频交换过程中，视频数据处理过于复杂繁琐，从而影响视频输出质量的问题，具有将视频数据直接进行硬件传输，不通过软件处理，通过SRIO进行数据交换，达到多个终端可以任意交换视频数据的目的的有益技术效果。
利用本发明的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于数据包交换协议的视频数据交换方法，其特征在于，包括：
视频数据发送处理：
分离提取数据：将视频帧分离并提取为视频数据和同步数据；
重组视频数据：将视频数据和同步数据重组为视频帧重组包；
发送视频数据：通过数据包交换协议SRIO发送视频帧重组包；
视频数据接收处理：
接收视频数据：通过数据包交换协议SRIO接收视频帧重组包；
校准同步信号：提取视频帧重组包中的同步数据，并基于同步数据校准同步信号；
还原视频信号：基于同步信号，将视频数据恢复为视频帧。
2.根据权利要求1所述视频数据交换方法，其特征在于，所述视频数据交换方法还包括：
视频数据发送处理还包括：
分离提取数据：基于外部输入或设备自身生成的视频帧，将视频帧分离为视频信号和同步信号，将视频信号和同步信号提取为视频数据和同步数据；
重组视频数据：基于数据包交换协议SRIO，将视频数据和同步数据装载并缓存为视频帧重组数据，并将视频帧重组数据重组为视频帧重组包；
发送视频数据：基于数据包交换协议SRIO，物理发送视频帧重组包。
3.根据权利要求1所述视频数据交换方法，其特征在于，所述视频数据交换方法还包括：
视频数据接收处理：
接收视频数据：基于数据包交换协议SRIO，物理接收视频帧重组包；
校准同步信号：基于数据包交换协议SRIO，将视频帧重组包还原并缓存为视频帧重组数据，将视频帧重组数据中提取视频数据和同步数据，同步数据用来校准同步信号生成器，同步信号生成器物理输出同步信号；
还原视频信号：基于同步信号，将视频数据同步为视频帧，并物理输出视频帧。
4.根据权利要求2所述视频数据交换方法，其特征在于，所述分离提取数据还包括：
判定是否使用外部视频源作为数据源，若使用外部视频源，则：
接入外部视频源后，将外部视频源分离为视频信号和包括行同步信号、场同步信号、有效显示数据宣统信号的同步信号，并将同步信号转换为同步数据，同时，通过像素数据提取方法，将视频信号提取为包括像素数据的视频数据；
否则：
接入内部视频源后，将内部视频源分离为视频信号和包括行同步信号、场同步信号、有效显示数据宣统信号的同步信号，并将同步信号转换为同步数据，同时，通过像素数据提取方法，将视频信号提取为包括像素数据的视频数据；
所述像素数据提取方法包括：基于分离的视频信号，将视频信号的每一帧的像素点分布于XY坐标系，通过行、场计数方式提取XY坐标系中所有像素点，将计数器数值与像素点数值打包形成像素数据集；
以及；
所述像素数据提取方法还包括：基于分离的视频信号，将视频信号的每一帧的像素点分布于XY坐标系，通过计数器判定行、场起始信息，将行、场起始信息与像素点数值打包形成像素数据集；
所述视频稳定判定方法包括：
一个完整的同步信号周期内，判断行、场计数值是否等于每一帧的分辨率值；
若相等，则：
判定视频稳定；
否则：
判定视频不稳定，并重载当前帧，并且计数器重新计数。
5.根据权利要求2所述视频数据交换方法，其特征在于，所述重组视频数据还包括：
基于视频稳定的像素数据集，根据数据包交换协议SRIO的数据格式，将像素数据集重组为像素重组SRIO数据，并将像素重组SRIO数据存入发送缓冲区；
若缓冲区中的像素重组SRIO数据容量大于SRIO最大包容量时，则将缓冲区中的像素重组SRIO数据以最大包容量分割为像素重组SRIO数据存入发送FIFO缓冲区。
6.根据权利要求2所述视频数据交换方法，其特征在于，所述发送视频数据还包括：
基于发送FIFO缓冲区中的像素重组SRIO数据，根据数据交换协议SRIO的发送条件，将像素重组SRIO数据包通过SRIO端口发送；
所述数据包交换协议SRIO的发送条件包括：
将像素重组SRIO数据包按照视频时钟域和SRIO时钟域的跨时钟域处理；
若读取的SRIO端口状态为准备就绪，则：
读取并发送发送缓冲区中的像素重组SRIO数据包；
否则：
丢弃数据后，重新载入并发送发送缓冲区中的像素重组SRIO数据包。
7.根据权利要求3所述视频数据交换方法，其特征在于，所述接收视频数据还包括：
基于接收的像素重组SRIO数据包，根据数据包交换协议SRIO的接收条件，将像素重组SRIO数据包存入接收缓冲区中，并根据数据包交换协议SRIO的数据格式，将像素重组SRIO数据包还原为像素数据集，并基于还原后的像素数据集，通过色彩标准重新排序，形成色彩像素数据集；
所述数据包交换协议SRIO的接收条件包括：
将像素重组SRIO数据包按照视频时钟域和SRIO时钟域的跨时钟域处理。
8.根据权利要求3所述视频数据交换方法，其特征在于，所述校准同步信号还包括：
基于色彩像素数据集，通过数据包交换协议SRIO的数据格式和行、场计数方式，将视频数据还原并分布于XY坐标系，并基于XY坐标系中所有像素点，通过同步校准方法，确定并提取还原的视频数据和同步数据，并基于同步数据，通过同步信号生成器输出同步信号；
所述同步校准方法包括：
基于同步信号下XY坐标系的分布的像素数据，判断同步信号下的像素数据坐标和接收的像素数据坐标是否存在差值；
若Y坐标存在差值，则：
重载同步信号；
否则：
若Y坐标不存在差值，则并判断X坐标是否存在差值；
若X坐标存在差值
则：仅调整同步信号生成器计数器数值；
否则：确定同步成功，并输出于还原视频信号。
9.根据权利要求3所述视频数据交换方法，其特征在于，所述还原视频信号还包括：
基于同步信号生成器输出的同步信号，通过同步视频输出方法，将同步后的视频信号输出于视频显示终端；
所述同步视频输出方法包括：
将从SRIO接收到的视频数据和同步信号生成器输出的同步信号封装成完成同步的视频信号；
若同步信号存在且稳定，则：
将校准同步信号后的视频信号输出从视频端口输出；
若同步信号不稳定，则：
抛弃且不输出SRIO接收到的视频数据。
10.一种基于数据包交换协议的视频数据交换系统，其特征在于，执行如权利要求1-9任一所述的一种基于数据包交换协议的视频数据交换方法，系统包括：
视频数据发送模块和视频数据接收模块；
视频数据发送模块：用于视频数据发送处理；
视频数据接收模块：用于视频数据接收处理；
所述视频数据交换系统还包括：基于数据包交换协议SRIO的视频发送装置和视频接收装置；
所述视频发送装置：用于基于数据包交换协议SRIO，物理发送视频帧重组包；
所述视频接收装置：用于基于数据包交换协议SRIO，物理接收视频帧重组包；
所述视频数据交换系统还包括：同步信号发生装置和视频显示装置；
同步信号发生装置：用于基于同步数据，输出同步信号；
视频显示装置：用于在接收端，接收并显示同步后的视频信号。
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