CN117692697A - 一种显示接口扩展装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种显示接口扩展装置，包括FPGA模块、DP接口、其他显示接口、IIC总线和DP输出插座。FPGA模块运行控制逻辑和测试程序，DP接口接收主机的视频数据，其他显示接口作为扩展的输出选项，与DP接口连接。IIC总线包括4组16路3.3V IIC salve总线，每组连接到一个其他显示接口。DP输出插座通过1路3.3V IIC master总线与FPGA模块连接。当FPGA模块接收到切换指令时，通过IIC总线发送控制信号，选择其中一个其他显示接口并将其内容路由到DP输出插座。FPGA模块加载并运行显示测试程序，生成测试图像或图案，并通过已选择的显示接口输出。本申请方便测试各种显示接口的功能和性能，只需连接一个显示器到设备，即可模拟不同显示设备的连接情况。
Description
技术领域
本申请属于视频接口扩展领域，尤其涉及一种显示接口扩展装置。
背景技术
显示接口是连接显卡与图像输出设备的重要接口，常用的包括VGA、HDM I、DVI、DisplayPort等。
在工业和信息领域，计算机主板需配备丰富的显示接口。厂家在生产完成后需对每个接口进行测试和筛选试验。传统的测试方法需要连接多种显示器，搭建复杂测试环境，耗费大量人力。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本申请提出了一种显示接口扩展装置。
本申请提供的一种显示接口扩展装置，包括：FPGA模块、DP接口、其他显示接口、IIC总线和DP输出插座；
所述FPGA模块用于运行控制逻辑和测试程序；
所述DP接口用于接收来自主机的视频数据；
所述其他显示接口用于与所述DP接口连接，作为扩展的输出选项；
所述IIC总线包括4组16路3.3V IIC salve总线，每组连接到一个所述其他显示接口；
所述DP输出插座通过1路3.3V IIC master总线与所述FPGA模块连接；
当所述FPGA模块接收到切换输入源的指令时，通过所述IIC总线发送相应的控制信号，以确定所述其他显示接口中的一个被选中并将该被选中接口输入的内容路由到所述DP输出插座；
所述FPGA模块加载并运行显示测试程序，生成测试图像或图案，并通过已选择的显示接口输出。
可选地，所述其他显示接口，包括：VGA、DVI、HDMI和DP。
可选地，所述DP接口采用所述FPGA的GTH接口进行扩展，包括：
通过GTH接口引出的4组x4高速接口，作为DP视频输入接口，用于进行4路VGA视频输入接口转换；
通过GTH接口引出的4组x4高速接口，作为DP视频输入接口，用于进行4路DVI视频输入接口转换；
通过GTH接口引出的4组x4高速接口，作为DP视频输入接口，用于进行4路HDMI视频输入接口转换；
通过GTH接口引出的4组x4高速接口，作为DP视频输入接口，用接受外部DP视频输入。
可选地，还包括：
通过所述FPGA的GTH接口引出1组x1高速接口，作为SGMII网络接口，通过网线与外部设备通讯。
可选地，还包括：
通过所述FPGA的HP bank引出1组IIC master总线，用作1路DP视频输出的管理接口；
通过所述FPGA的HP bank引出1组UART接口，与外部设备通讯；
通过所述FPGA的HP bank引出1组DDR3总线，缓存各输入接口视频信息和做逻辑运行内存存储。
本申请的优点和有益效果：
本申请提供的一种显示接口扩展装置，包括：FPGA模块、DP接口、其他显示接口、IIC总线和DP输出插座；所述FPGA模块用于运行控制逻辑和测试程序；所述DP接口用于接收来自主机的视频数据；所述其他显示接口用于与所述DP接口连接，作为扩展的输出选项；所述IIC总线包括4组16路3.3V IIC salve总线，每组连接到一个所述其他显示接口；所述DP输出插座通过1路3.3V IIC master总线与所述FPGA模块连接；当所述FPGA模块接收到切换输入源的指令时，通过所述IIC总线发送相应的控制信号，以确定所述其他显示接口中的一个被选中并将该被选中接口输入的内容路由到所述DP输出插座；所述FPGA模块加载并运行显示测试程序，生成测试图像或图案，并通过已选择的显示接口输出。本申请通过连接一个显示器到设备，可以模拟不同显示设备的连接情况，从而方便测试各种显示接口的功能和性能。
附图说明
图1是本申请中显示接口扩展装置示意图。
图2是本申请中FPGA内部逻辑示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步说明，以使本领域的技术人员更好地理解本申请并能予以实施。
以下内容均是为了详细说明本申请要保护的技术方案所提供的具体实施过程的示例，但是本申请还采用不同于此的描述的其他方式实施，本领域技术人员在本申请构思的指引下，采用不同的技术手段实现本申请，因此本申请不受下面具体实施例的限制。
本显示接口扩展电路旨在将DP(DisplayPort)接口扩展到其他显示接口，如VGA、DVI和HDMI。
请参照图1所示，一种显示接口扩展装置，通过使用FPGA模块和其相关的控制逻辑，提供了灵活性，允许用户切换不同的输入源并进行显示测试。
所述显示接口扩展装置的硬件组成，包括：
FPGA模块：作为核心控制器，运行控制逻辑和测试程序。
DP接口：作为主输入接口，接收来自主机的视频数据。
其他显示接口：如VGA、DVI和HDMI，这些接口与DP接口通过电路连接，并可作为扩展的输出选项。
IIC总线：16路3.3V IIC salve总线被分成4组，每组连接到一个特定的显示接口(VGA、DVI、HDMI、DP)。
DP输出插座：通过1路3.3V IIC master总线与MicroBlaze连接。
请参照图2所示，FPGA模块是实现本设备视频接口输入处理及切换控控制输出的电路。FPGA采用赛灵思的XC7V690T1927FFG FPGA，采用其GTH接口做视频接口扩展，其HPbank电压配置成1.5V。
通过GTH接口引出4组x4高速接口，作为DP视频输入接口，用于进行4路VGA视频输入接口转换。
通过GTH接口引出4组x4高速接口，作为DP视频输入接口，用于进行4路DVI视频输入接口转换。
通过GTH接口引出4组x4高速接口，作为DP视频输入接口，用于进行4路HDMI视频输入接口转换。
通过GTH接口引出4组x4高速接口，作为DP视频输入接口，用接受外部DP视频输入。
通过GTH接口引出1组x4高速接口，作为DP视频输出接口，用于输出DP视频信息。
通过GTH接口引出1组x1高速接口，作为SGMII网络接口，连接到裕太微YT8521 PHY的Serdes接口上，产生一路标准1000BASE-T网络，连接到集成变压器的RJ45网口上，可通过网线与外部设备通讯。
通过HP bank引出16组IIC salve总线，分别作为四路VGA视频输入接口、四路DVI视频输入接口、四路HDMI视频输入接口和四路DP视频输入接口的管理接口，产生的16路IICsalve总线经IIC电平转换器NCA9355转换成16路3.3V IIC salve总线。
通过HP bank引出1组IIC master总线，用作1路DP视频输出的管理接口，IICmaster总线经IIC电平转换器NCA9355转换成3.3V IIC master总线。
通过HP bank引出1组UART接口，经TXS0102转换成3.3V UART连接到MAX3232串口芯片上，产生一路RS232总线，连接到DB9 FEMALE插座上，可通过串口线与外部设备通讯。
通过HP bank引出1组DDR3总线，挂在2GB DDR3内存，用于缓存各输入接口视频信息和做逻辑运行内存存储。
通过CONFIG bank的Qspi接口挂载一颗SPI FLASH用于存放逻辑程序。
实现DP扩展其他显示接口，包括：
板载4个VGA输入插座，引入4路VGA信号和4路IIC信号，连接到4片LT8522芯片，实现4路VGA输入转换成4路HDMI输入，再将四路HDM I通过CS5801芯片转换成4路DP输入，连接到FPGA GTH接口的4组DP接口上。
板载4个DVI输入插座，引入4路DVI信号和4路IIC信号，连接到4片CS5801芯片，实现4路DVI输入转换成4路DP输入，连接到FPGA GTH接口的4组DP接口上。
板载4个HDMI输入插座，引入4路HDMI信号和4路IIC信号，连接到4片CS5801芯片，实现4路HDMI输入转换成4路DP输入，连接到FPGA GT H接口的4组DP接口上。
板载4个DP输入插座，引入4路DP信号和4路IIC信号，连接到FPGA GTH接口的4组DP接口上。
板载1路DP输出插座，对外输出1路DP信号和1路IIC信号，对内连接到FPGA GTH接口的1组DP接口上，用于显示视频信息。
16路3.3V IIC salve总线分成4组，分别连接到4个VGA输入插座、4个DVI输入插座、4个HDMI输入插座、4个DP输入插座。1路3.3V IIC maste r总线连接到DP输出插座上。
当FPGA模块接收到切换输入源的指令时，它会通过IIC总线发送相应的控制信号。这些控制信号确定哪个输入源(例如DP、VGA、DVI或HDMI)应该被选中并将其内容路由到DP输出插座。具体包括如下步骤：
1、建立Micro Blaze做逻辑处理单元，对内引出M_AXI总线。
2、建立AXI_UART_LITE，对外通过HP bank引出UART，作为调试串口，对内引出S_AXI_UART接口。
3、奖励MIG，对外引出DDR3总线，作数据缓存和逻辑运行内存，对内引出S_AXI_DDR接口。
4、建立AXI_1G/2.5G ETHERNET_subsystem，对外通过GTH引出SGMII接口，对内选用FIFO方式，实现AXI_1G/2.5G ETHERNET数据流向FIFO数据传递，产生S_AXI_FIFO接口。
5、建立16个DP_IN_subsystem，对外通过GTH引出16组DP输入信号；对内进行视频流转换出RGB等信号，产生16组M_AXI_DP视频数据接口。
6、建立1个DP_OUT_subsystem，对外通过GTH引出1组DP输出信号；通过S_AXI_DP视频数据接口接RGB等信息传递进来。
7、建立16个AXI_IIC，对外通过HP bank引出16个IIC slave总线，用于16路DP视频输入设备读取本设备信息。
8、建立1个AIX_IIC，对外通过HP bank引出1个IIC总线，用于读取外部显示设备设备信息；
9、建立AXI_SMART_CONNECT，将所有M_AXI总线和S_AXI总线进行互联，将S_AXI总线分配在M_AXI总线的不同地址上，实现数据访问。
所述FPGA模块可以加载并运行专门的显示测试程序。这些程序可以生成测试图像或图案，并通过已选择的显示接口输出。通过观察和验证输出的显示效果，可以判断显示接口扩展电路是否正常工作。
进一步的，上电后内部FPGA内部的MicroBlaze运行，可通过调试串口或网络控制本设备，设置输入源视频切换、输入源分辨控制、输出视频分辨率控制。16个输入视频源在FPGA的内存中分配了不同的地址空间，一直缓存着视频信息。MicroBlaze受到某路的测试命令，将这路的视频信息立马切换到输出的DP接口上，实现显示测试。
进一步的，还包括一个电源系统，确保所有组件得到适当的电压和电流。FPGA模块还可以负责电源管理，根据需要将不同的组件置于休眠或工作模式。
本申请所述装置允许进一步的扩展。例如，如果需要支持更多的显示接口或更高的分辨率，可以通过适当的硬件和软件修改来实现。
本申所述装置提供了一个灵活解决方案，允许用户在不同的显示接口之间切换，并通过FPGA模块进行显示测试。它是为那些需要多种显示输出选项的应用而设计的，同时确保了与现有硬件和软件的兼容性。
Claims (5)
1.一种显示接口扩展装置，其特征在于，包括：FPGA模块、DP接口、其他显示接口、IIC总线和DP输出插座；
所述FPGA模块用于运行控制逻辑和测试程序；
所述DP接口用于接收来自主机的视频数据；
所述其他显示接口用于与所述DP接口连接，作为扩展的输出选项；
所述IIC总线包括4组16路3.3V IIC salve总线，每组连接到一个所述其他显示接口；
所述DP输出插座通过1路3.3V IIC master总线与所述FPGA模块连接；
当所述FPGA模块接收到切换输入源的指令时，通过所述IIC总线发送相应的控制信号，以确定所述其他显示接口中的一个被选中并将该被选中接口输入的内容路由到所述DP输出插座；
所述FPGA模块加载并运行显示测试程序，生成测试图像或图案，并通过已选择的显示接口输出。
2.根据权利要求1所述显示接口扩展装置，其特征在于，所述其他显示接口，包括：VGA、DVI、HDMI和DP。
3.根据权利要求2所述显示接口扩展装置，其特征在于，所述DP接口采用所述FPGA的GTH接口进行扩展，包括：
通过GTH接口引出的4组x4高速接口，作为DP视频输入接口，用于进行4路VGA视频输入接口转换；
通过GTH接口引出的4组x4高速接口，作为DP视频输入接口，用于进行4路DVI视频输入接口转换；
通过GTH接口引出的4组x4高速接口，作为DP视频输入接口，用于进行4路HDMI视频输入接口转换；
通过GTH接口引出的4组x4高速接口，作为DP视频输入接口，用接受外部DP视频输入。
4.根据权利要求1所述显示接口扩展装置，其特征在于，还包括：
通过所述FPGA的GTH接口引出1组x1高速接口，作为SGMII网络接口，通过网线与外部设备通讯。
5.根据权利要求1所述显示接口扩展装置，其特征在于，还包括：
通过所述FPGA的HP bank引出1组IIC master总线，用作1路DP视频输出的管理接口；
通过所述FPGA的HP bank引出1组UART接口，与外部设备通讯；
通过所述FPGA的HP bank引出1组DDR3总线，缓存各输入接口视频信息和做逻辑运行内存存储。
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