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    技術(shù)文章
    CPLD在視頻采集卡中的應(yīng)用
    更新時間:2017-09-07 13:11:56    點擊:1063次

    20世紀(jì)90年代以后,可編程邏輯器件的廣泛應(yīng)用EDA技術(shù)的發(fā)展給電子系統(tǒng)的設(shè)計帶來了革命性的變化。利用EDA工具,采用可編程器件,通過設(shè)計芯片來現(xiàn)系統(tǒng)功能的設(shè)計方法能夠由設(shè)計者定義器件的內(nèi)部邏輯管腳,視頻采集卡將原來由電路板設(shè)計完成的太部分工作放在芯片的設(shè)計中進(jìn)行。CPLD是可編程邏輯器件(PLD)中的一種,其內(nèi)部由輸入輸出單元、邏輯單元、中央布線池等部組成。

    由于CPLD器件邏輯功能模塊較大,適合控集型數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計,并且許多CPLD都具有可在線編功能,這使得基于CPLD數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計更靈活、系統(tǒng)工作速度更高、功耗更低,因此CPLD成為IC中增長最快的產(chǎn)品。在文章中,視頻采集卡采用Ahera公司的CPLD器件中的E.PLD(ErasableProgrammab/etogicDevice)系列產(chǎn)品作為輯控制部分完成對視頻采集卡的邏輯控制。

    設(shè)計思想

    1視頻檢測系統(tǒng)原理概述 它主要完成對視頻數(shù)據(jù)的捕捉及壓縮處理。由視頻解碼模塊、視頻數(shù)據(jù)緩存模塊、初始化模塊、邏輯控制模塊以及DSP處理模塊五部組成。

    2設(shè)計中注意的問題 通過對CPLD的應(yīng)用,對可編程邏輯器件的設(shè)計應(yīng)注意的問題談一些體會:

    (1)和其它編程語言一樣,可編程邏輯設(shè)計中,盡用層次化、模塊化設(shè)計,這便于調(diào)試程序、定位問題。功模塊劃分,應(yīng)盡量增強(qiáng)模塊內(nèi)部功能的獨(dú)立性,減少模塊信間的互聯(lián)。

    (2)時鐘問題,在PLD/FPGA設(shè)計中最好的時鐘方是由專用的全局時鐘輸入引腳驅(qū)動的單個主時鐘去鐘控設(shè)計項目中的每一個觸發(fā)器。只要可能就應(yīng)盡量在設(shè)計項目中采用全局時鐘。

    (3)設(shè)計中,盡量采用同步邏輯.這樣可以避免在合、時序驗證和仿真中出現(xiàn)的一些問題,而且還能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。提高芯片運(yùn)行速度。如果采用異步邏輯設(shè)計,應(yīng)該注意異步邏輯的容限,設(shè)計中應(yīng)該考慮最壞的情況進(jìn)行處理.絕對不能利用競爭和冒險來進(jìn)行邏輯設(shè)計。系統(tǒng)設(shè)計中,除了全局復(fù)位以外,其它部分完全由同步時鐘控制。

    (4)器件選型問題,在可編程邏輯器件中有很重要地位,它決定了該芯片是否滿足設(shè)計的需要,是否具有可向后兼容性,本系統(tǒng)采用的可編翟邏輯器件為Aher'的MAX7000S系列中的EPM7128STCl00—6采用了與Ⅱ’M7064s1℃100—5以及EPM7160s的管腳兼容的設(shè)計方法,即這幾種芯片可以相互代替。器件選型應(yīng)該注意:系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)模,大致估算控制邏輯中需要的邏輯門數(shù)量;設(shè)計的類型是屬于接口型.還是處理型。接口型的設(shè)計我們選用CPLD即可,對于處理型設(shè)可能用到大量的存儲單元,可以選擇現(xiàn)場可編程門陣列FPGA;管腳數(shù)目及可供用戶使用的管腳效,在視頻采集卡設(shè)計中考慮管腳的冗余設(shè)計,即用戶需要的管腳數(shù)大概占器件提供給用戶管腳數(shù)的70%左右,并且在分配管腳時,應(yīng)當(dāng)意特殊管腳的配置問題;處理速度.即器件的內(nèi)部延時等。

    另外,必須考慮是否具有在線可編程的功能部分~編譯器能根據(jù)設(shè)計輸

    3文章只是用CPLD實現(xiàn)簡單的邏輯控制功能,僅僅為使用CPLD進(jìn)行設(shè)計的一種參考,電路經(jīng)過了仿真驗證,但在系統(tǒng)實際調(diào)試時要根據(jù)具體情況作一定改動。隨著EDA(電子設(shè)計自動化)技術(shù)的發(fā)展,VHDL語言視頻采集卡在系統(tǒng)可編程技術(shù)的應(yīng)用等,可編程邏輯器件在電子設(shè)計應(yīng)用中將更為廣泛,它大大縮短設(shè)計周期,降低了設(shè)計風(fēng)險,成為電子系統(tǒng)設(shè)計的重要手段。

    TC2000E高清視頻采集卡高清接口可以實現(xiàn)同時采集路雙路VGA信號、DVI信號、HDMI信號、(也可以把單獨(dú)采集單路DVI時提高單路刷新率獨(dú)有功能)

    DVI輸入格式:符合DVI 1.0標(biāo)準(zhǔn),單連接

    VGA輸入格式:640x400-1920x1080,像素率低于170MHz即可

    HDMI輸入格式:符合HDMI 1.3標(biāo)準(zhǔn),支持36bit DeepColor,同時可以音視頻同步采集

    高清輸出圖像格式 大?。?0x30-1920x1080,幀率: 1-100 fps,色彩:YUY2, UYVY, RGB24, RGB32, I420

    標(biāo)清輸出圖像格式大小:176x144-768x576,幀率: 1-30 fps,色彩:YUY2, UYVY, RGB24, RGB32, I420

    功能全面

    這款TC2000E高清視頻采集卡板卡帶有高性能DMA傳輸功能,高清輸入支持自動輸入視頻格式偵測,自動視頻有效區(qū)域偵測,自動VGA采集相位調(diào)節(jié),支持手工設(shè)定有效畫面區(qū)域功能,可用于畫面的剪裁和對特殊輸入信號時序的支持,支持多階畫面縮放功能,具有三種針對畫面寬高比的縮放模式,支持垂直濾波和運(yùn)動自適應(yīng)去隔行功能,高清輸入支持支持色彩調(diào)節(jié)功能,可調(diào)節(jié)畫面的對比度、亮度、色彩飽和度、色相、Gamma;并可單獨(dú)調(diào)節(jié)R,G,B三色的亮度、對比度。

    占用CPU率低:耗用CPU時間的縮放和去隔行等圖像處理在FPGA內(nèi)完成,極大的減少了CPU的負(fù)擔(dān),同時高效率 DMA傳輸方式進(jìn)一步解放了CPU的能力,從而讓CPU專注與用戶指定的工作。

    可后續(xù)升級

    板卡帶有Firmware/Driver升級功能,F(xiàn)PGA的靈活性極大程度的保護(hù)了用戶的資產(chǎn)價值,我們可以通過后續(xù)升級方式不斷給用戶提供更多的功能和更好的服務(wù)

    兼容軟件

    兼容使用DirectShow接口的各種音視頻采集軟件和使用DirectSound接口的音頻采集軟件,如:

        Windows Media Encoder

      Adobe Flash Media Live Encoder

      Real Producer Plus

      VideoLAN for Windows

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