CN213244007U - 一种基于fpga与hdmi1.4标准接口的光接收设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于FPGA与HDMI1.4标准接口的光接收设备，包括FPGA模块、光电接口模块、时钟发生器、视频信号发送模块、视频分配器、MCU主控模块、音频解码器和存储器，所述光电接口模块的输入端接收光电信号，并将光电信号转换成差分电信号。本基于FPGA与HDMI1.4标准接口的光接收设备，有效的解决了传统HDMI信号铜缆远距离传输的问题，而且提高了视频传输速率和视频分辨率，利用FPGA设计简单，成本较低，具有灵活性强的特点，结合光缆实现高清视频的实时传输，并且发送器和接收器分别独立可以灵活配套使用，实现星型连接、串行环出连接、菊花链连接等。
Description
技术领域
本实用新型涉及光纤设备技术领域，具体为一种基于FPGA与HDMI1.4标准接口的光接收设备。
背景技术
目前轨道交通系统利用铜缆传输无法远距离传输且信号传输受传输距离限制质量而下降，在轨道交通系统中，光纤的应用充分满足了大量的数据通信正确、可靠、高速传输和处理的要求。在轨道交通系统的站厅站台LCD屏实时播放所使用的光纤通信装置主要由播控、光电接收设备和光缆(光纤)组成。基于FPGA与1.4标准HDMI的铜缆传输受限于远距离传输，而超高速光纤通信多采用专用的ASIC芯片并支持更远距离且传输损耗低传输频带宽等特点，基于FPGA超高速光纤通信的实现成为可能，所以提出一种基于FPGA与HDMI1.4标准接口的光接收设备。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于FPGA与HDMI1.4标准接口的光接收设备，具有设计简单，成本较低，灵活性强的优点，解决了现有技术中的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于FPGA与HDMI1.4标准接口的光接收设备，包括FPGA模块、光电接口模块、时钟发生器、视频信号发送模块、视频分配器、MCU主控模块、音频解码器和存储器，所述光电接口模块的输入端接收光电信号，并将光电信号转换成差分电信号；所述光电接口模块的输出端与FPGA模块的输入端连接，存储器和时钟发生器与FPGA模块互连，音频解码器接在FPGA模块的输出端；所述MCU主控模块的输出端接到光电接口模块的输入端；所述视频信号发送模块的输入端连接到FPGA模块的输出端，视频信号发送模块的输出端连接到视频分配器的输入端，视频分配器的输出端接到HDMI端口输出。
优选的，所述FPGA模块的内部集成有GTP、FPGA数据解析模块、k码检验模块、音频解复用模块、HDMI发送器模块，GTP的输入端接收差分信号，GTP的输出端与FPGA数据解析模块的输入端相连，FPGA数据解析模块的输出端与k码检验模块的输入端相连，k码检验模块的输出端与音频解复用模块的输入端相连，音频解复用模块的输出端与HDMI发送器模块的输入端相连，HDMI发送器模块的输出端与MCU主控模块相连，并输出标准HDMI信号。
优选的，所述FPGA模块采用FPGA芯片作为主控芯片，FPGA芯片的型号为XC6SLX45T-3FGG484C。
优选的，所述MCU主控模块采用STM32F107芯片作为主控芯片。
优选的，所述FPGA模块内部的对GTP传输信号解析并转换成20位并行数据发送到HDMI发送器模块。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
本基于FPGA与HDMI1.4标准接口的光接收设备，有效的解决了传统HDMI信号铜缆远距离传输的问题，而且提高了视频传输速率和视频分辨率，利用FPGA设计简单，成本较低，具有灵活性强的特点，结合光缆实现高清视频的实时传输，并且发送器和接收器分别独立可以灵活配套使用，实现星型连接、串行环出连接、菊花链连接等。
附图说明
图1为本实用新型的系统电路接线图；
图2为本实用新型的FPGA原理框图。
图中：1、FPGA模块；11、GTP；12、FPGA数据解析模块；13、k码检验模块；14、音频解复用模块；15、HDMI发送器；2、光电接口模块；3、时钟发生器；4、视频信号发送模块；5、视频分配器；6、MCU主控模块；7、音频解码器；8、存储器。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1，一种基于FPGA与HDMI1.4标准接口的光接收设备，包括FPGA模块1、光电接口模块2、时钟发生器3、视频信号发送模块4、视频分配器5、MCU主控模块6、音频解码器7和存储器8，光电接口模块2的输入端接收光电信号，并将光电信号转换成差分电信号；光电接口模块2的输出端与FPGA模块1的输入端电性连接，存储器8和时钟发生器3与FPGA模块1互连，音频解码器7接在FPGA模块1的输出端；MCU主控模块6采用STM32F107芯片作为主控芯片，MCU主控模块6的输出端接到光电接口模块2的输入端；视频信号发送模块4的输入端连接到FPGA模块1的输出端，视频信号发送模块4的输出端连接到视频分配器5的输入端，视频分配器5的输出端接到HDMI端口输出。
请参阅图2，FPGA模块1的内部集成有GTP11、FPGA数据解析模块12、k码检验模块13、音频解复用模块14、HDMI发送器15，GTP11的输入端接收差分信号，GTP11的输出端与FPGA数据解析模块12的输入端相连，FPGA数据解析模块12的输出端与k码检验模块13的输入端相连，k码检验模块13的输出端与音频解复用模块14的输入端相连，音频解复用模块14的输出端与HDMI发送器15的输入端相连，HDMI发送器15的输出端与MCU主控模块6相连，并输出标准HDMI信号，FPGA模块1内部的对GTP11传输信号解析并转换成20位并行数据发送到HDMI发送器15。
其中：FPGA模块1采用FPGA芯片作为主控芯片，FPGA芯片的型号为XC6SLX45T-3FGG484C，FPGA模块1的每个I/O口最大传输速度为862MHz，而光纤模块的一路串行信号传输速度不能低于2.97Gb/s，因此，在处理过程中，采用了两次串并转换；首先，经过ADV7611输入到FPGA芯片的并行信号经过一次3:1的并串转换，经过FPGA芯片处理的信号包含视频信号、音频信号和控制信号；再经过8b/10b编解码之后，将数据转换成一路光电信号，通过光纤系统发送到接收端。而接收器中FPGA芯片对光电接口模块2转换的差分电信号处理后，8b/10b编解码完成通过音频解复用模块14输出20位并行数据，发送并行数据值HDMI发送器15，再经过视频分配器5，将标准HDMI信号输出到终端屏上面，实现终端屏音频视频播放功能。
该基于FPGA与HDMI1.4标准接口的光接收设备，光纤通信系统链路中处于接收端，在接收端，光电接口模块2将接收的光电信号转换为差分电信号，经过FPGA模块1的GTP11进行内部模型对比判断是否需要进行预处理，在FPGA模块1内部对GTP11传输信号解析并转换成20位并行数据发送到视频信号发送模块4，经过视频信号发送模块4的处理输出标准HDMI信号，视频分配器5将HDMI信号分别发送到接入屏终端上，实现终端显示音频视频播放功能；同时，FPGA模块1还实现了来自发送端的信号解析出来的数据(控制信号HS、VS、DE、MCLK和SCLK)的解复用，这个过程按照发送FPGA模块1的音频解复用模块14反向解析，从而达到了对标准HDMI信号的Hsync、Vsync等相关参数的配置，最终完成标准HDMI信号的输出。
具体工作过程如下：光电接口模块2将发送器发送的光电信号转换成差分信号，经过FPGA模块1的GTP11传输至FPGA数据解析模块12，同时在2200倍分频时钟下同步至环出GTP2的FPGA数据解析模块12。
首先，解析数据经过k码检验模块13确认收到信号后同时向MCU主控模块6发送信号(framed为高电平)，在8b/10b数据转换模块转换数据经过音频解复用模块14(将HDMI信号的控制信号、音频信号等按照发送端复用模块反向解析)处理后，20位并行数据传输至HDMI发送器15，结合MCU主控模块6控制信息，对接收的并行数据进行并串转换，输出标准HDMI信号，同时，自动识别终端输出屏状态，经过视频分配器5将标准HDMI信号输出到终端屏上面，实现终端屏音频视频播放功能；其次，在2200倍分频时钟下同步至环出的GTP2的解析数据，经过光电接口模块2的信号转换，无损转换将差分信号转换为光电信号经过光缆(光纤)传输至下一级HDMI接收器。
综上所述：本基于FPGA与HDMI1.4标准接口的光接收设备，有效的解决了传统HDMI信号铜缆远距离传输的问题，而且提高了视频传输速率和视频分辨率，利用FPGA设计简单，成本较低，具有灵活性强的特点，结合光缆实现高清视频的实时传输，并且发送器和接收器分别独立可以灵活配套使用，实现星型连接、串行环出连接、菊花链连接等。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种基于FPGA与HDMI1.4标准接口的光接收设备，包括FPGA模块(1)、光电接口模块(2)、时钟发生器(3)、视频信号发送模块(4)、视频分配器(5)、MCU主控模块(6)、音频解码器(7)和存储器(8)，其特征在于：所述光电接口模块(2)的输入端接收光电信号，并将光电信号转换成差分电信号；所述光电接口模块(2)的输出端与FPGA模块(1)的输入端连接，存储器(8)和时钟发生器(3)与FPGA模块(1)互连，音频解码器(7)接在FPGA模块(1)的输出端；所述MCU主控模块(6)的输出端接到光电接口模块(2)的输入端；所述视频信号发送模块(4)的输入端连接到FPGA模块(1)的输出端，视频信号发送模块(4)的输出端连接到视频分配器(5)的输入端，视频分配器(5)的输出端接到HDMI端口输出。
2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA与HDMI1.4标准接口的光接收设备，其特征在于：所述FPGA模块(1)的内部集成有GTP(11)、FPGA数据解析模块(12)、k码检验模块(13)、音频解复用模块(14)、HDMI发送器(15)，GTP(11)的输入端接收差分信号，GTP(11)的输出端与FPGA数据解析模块(12)的输入端相连，FPGA数据解析模块(12)的输出端与k码检验模块(13)的输入端相连，k码检验模块(13)的输出端与音频解复用模块(14)的输入端相连，音频解复用模块(14)的输出端与HDMI发送器(15)的输入端相连，HDMI发送器(15)的输出端与MCU主控模块(6)相连，并输出标准HDMI信号。
3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA与HDMI1.4标准接口的光接收设备，其特征在于：所述FPGA模块(1)采用FPGA芯片作为主控芯片，FPGA芯片的型号为XC6SLX45T-3FGG484C。
4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA与HDMI1.4标准接口的光接收设备，其特征在于：所述MCU主控模块(6)采用STM32F107芯片作为主控芯片。
5.根据权利要求1所述的一种基于FPGA与HDMI1.4标准接口的光接收设备，其特征在于：所述FPGA模块(1)内部的对GTP(11)传输信号解析并转换成20位并行数据发送到HDMI发送器(15)。
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Family Applications (1)
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Denomination of utility model: An Optical Receiving Device Based on FPGA and HDMI1.4 Standard Interface Effective date of registration: 20230811 Granted publication date: 20210518 Pledgee: Bank of China Limited Wuhan Donghu New Technology Development Zone Branch Pledgor: Yinglong Huatong (Wuhan) Technology Development Co.,Ltd. Registration number: Y2023980051665 |