一种基于FPGA的四通道视频转换电路及转换方法技术

本发明专利技术公开了一种基于FPGA的四通道视频转换电路及转换方法，它包括复合视频分离模块、前端处理模块和显示模块，复合视频分离模块与前端处理模块导线连接，前端处理模块与显示模块导线连接；解决了现有技术需要多路BT.656信号解码、图像增强，并将视频信号通过HDMI输出存在的转换工作繁琐、转换电路硬件结构复杂、成本高等技术问题。

A four channel video conversion circuit and conversion method based on FPGA

The invention discloses a four-channel video conversion circuit based on FPGA and its conversion method, which includes a composite video separation module, a front-end processing module and a display module, a composite video separation module and a front-end processing module are connected by wires, and a front-end processing module and a display module are connected by wires. It solves the need for multi-channel BT.6 in the existing technology. 56 signal decoding, image enhancement, and video signal output through HDMI have many technical problems, such as complicated conversion work, complex hardware structure and high cost.

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的四通道视频转换电路及转换方法
本专利技术属于视频转换技术，尤其涉及一种基于FPGA的四通道视频转换电路及转换方法。
技术介绍
近几年出现了HDCVI、HDTVI等模拟视频传输的方案，模拟摄像头输出的TV信号经由HDCVI等方案的发送芯片编码发送，接收芯片解码还原成BT.656等格式的视频后送入视频处理系统,使模拟摄像头采集的视频能进行超长距传输、无损传输和高清传输，而且其采用点对点传输，能够实现无延时，同时能够兼容已有的模拟视频监控网络。因此采用此类方案的视频监控系统较好的解决了模拟信号远距离传输的问题，且为模拟信号进行数字化处理提供了可能，能够应用于对视频的实时性，稳定性要求很高的场景，但其接收到的BT.656等格式的视频信号无法直接进行数字化处理，因此需要采集多路模拟视频信号，进行解码、图像增强等一系列处理处理，还需将视频信号通过主流接口传输至各种显示终端或者视频处理系统的其他模块。对于一般的应用场景,整个转换过程需要实现解码、去隔行、HDMI驱动、多模式显示、YUV转RGB等功能，转换工作繁琐、转换电路硬件结构复杂、成本高，因此需要提出一种将数字电视信号（BT.656信号）转换后通过HDMI接口输出的小型化、低成本、高速、多功能的转换电路用以解决上述问题。
技术实现思路
：本专利技术要解决的技术问题：提供一种基于FPGA的四通道视频转换电路及转换方法，以解决现有技术需要多路BT.656信号解码、图像增强，并将视频信号通过HDMI输出存在的转换工作繁琐、转换电路硬件结构复杂、成本高等技术问题。本专利技术技术方案：一种基于FPGA的四通道视频转换电路，它包括复合视频分离模块、前端处理模块和显示模块，复合视频分离模块与前端处理模块导线连接，前端处理模块与显示模块导线连接。所述复合视频分离模块为解码芯片TW2867；解码芯片TW2867，解码芯片TW2867分离出4路ITU-RBT.656信号；输入到前端处理模块的输入端。所述前端处理模块包括四个ITU-RBT.656解码模块、四个去隔行模块、四个写数据整理模块、四个读数据整理模块、多通道写入模块、多通道读取模块、数据封装模块、DDR2读写控制器，四个ITU-RBT.656解码模块的输入端分别与复合视频分离模块的四个输出通道连接；四个ITU-RBT.656解码模块的输出端分别与四个去隔行模块的输入端连接；四个去隔行模块的输出端分别与多通道写入模块输入端连接，多通道写入模块输出端与数据封装模块输入端连接，数据封装模块输出端与多通道读取模块输入端连接，多通道读取模块输出端分别与四个读数据整理模块输入端连接，四个读数据整理模块输出端与显示模块输入端连接；DDR2读写控制器与数据封装模块连接，DDR2读写控制器与DDR2存储器连接。显示模块包括HDMI驱动模块、四个ALPHA混合模块和RGB转换模块，四个ALPHA混合模块串联连接，HDMI驱动模块输出端与第一个ALPHA混合模块输入端连接，第四个ALPHA混合模块的输出端与RGB转换模块输入端连接，RGB转换模块输出端输出RGB信号。一种基于FPGA的四通道视频转换电路的转换方法，它包括：步骤1、视频解码芯片输出的复合视频信号通过复合视频分离模块分离为4路视频信号；步骤2、前端处理模块的ITU-RBT.656解码模块首先侦测输入的视频信号中每行的起始位标志信号，以确定该行信号处于奇数行还是偶数行，同时确定该行信号是否为有效数据，并根据此设计出状态机，将状态设置为奇场有效数据前的空白数据状态、奇场有效数据状态、偶场有效数据前的空白数据状态、偶场有效数据状态或复位状态；不同状态时输出相应的指示信号，当处于有效数据状态时输出有效信号；步骤3、隔行模块将输入的视频数据送入DCFIFO进行缓存与时钟域变换去隔行处理，以适应后级模块的处理；步骤4、写数据整理模块首先将每4个16位的像素值拼接为64位数据以适应DDR2控制器的64位接口，然后将数据输入至DCFIFO进时钟域变换，使数据频率与DDR2读写控制器产生的供用户逻辑使用的时钟信号的频率同步，为保证每行的连续性，以行为单位进行数据读写；同时通用计数电路对改变位宽后的每行进行字节对齐操作，以计算每行长度；步骤5、读数据整理模块将输入的数据通过DCFIFO进行位宽转换，将64位的数据还原为16位，同时频率变换为下一级所需的时钟频率。然后将读出的数据写入第二个DCFIFO，第二个DCFIFO负责缓存数据供下一级读取，该FIFO读数据时去掉无效的视频数据，只读出有效的视频数据；步骤6、DDR2读写控制模块检测当前通道是否有写请求以及写数据长度，如有则将当前通道的读请求、读地址、视频数据输出至数据封装模块，若无则转至下一通道，一次写操作完成后转至下一通道，按照此规律依次循环将四个通道准备写入的数据输出；步骤7、数据封装模块按照DDR2读写控制器IP工作时序对视频数据进行输出与接收；步骤8、多通道读取模块首先检测当前通道是否有读请求以及读数据长度，如有则将当前通道的读请求、读地址输出至数据封装模块，并将当前通道的数据输出，若无则转至下一通道，一次读操作完成后也转至下一通道，按照此规律依次循环将四个通道读取的数据输出；步骤9、显示模块将前端处理模块输出的信号进行处理后转换为RGB信号输出。步骤9所述的信号进行处理后转换为RGB信号输出的方法为：显示模块中的HDMI驱动模块的输入端提供视频参数输入，输出端连接至第一个ALPHA混合模块的视频参数输入端，第一个ALPHA混合模块数据输出端连接至第二个ALPHA混合模块数据输入端，同时输出请求信号，第四个ALPHA混合模块的数据输出端连接至RGB转换模块的数据输入端，4个ALPHA混合模块分别接收前端处理模块输出的4路数据，RGB转换模块输出RGB数据及驱动信号。步骤3、所述去隔行处理的方法为：通过移位寄存器进行最近邻插值去隔行。ALPHA混合模块的ALPHA混合计算电路采用3级流水线结构。RGB转换模块的编码转换电路均采用3级流水线结构。本专利技术的有益效果：本专利技术以FPGA为开发平台在不需要其他芯片的情况下实现了多路视频的分离、解码、去隔行、DDR2的多端口读写、HDMI驱动、ALPHA混合、YUV转RGB等功能，将这些功能集成在一个芯片中实现，减少了硬件平台的体积，并能根据输入的的配置信息实现多模式显示。对于DDR2读写控制器外的各个模块，皆为针对相应的功能进行定制化的设计，较少使用IP核，因此降低了整个系统逻辑单元的消耗，节约了物料成本。设计过程中，对于较为复杂的计算过程，将其分为多步进行流水线设计，提升了处理速度。各个模块以VerilogHDL的形式进行编写，且模块的相关功能参数可以由用户自行设置，具有较高的灵活性。因此使整个系统既具有小型化、低成本的特点又能够实现多功能，高速的转换，在广播电视系统，视频监控，会议展示平台等领域能够起到重要的作用。由于其各个模块的通用性较强，也可以将相应模块例化至SOPC（可编程片上系统）中以实现物体识别、运动跟踪、机器视觉、结构分析等专业图像处理工作；解决了现有技术需要多路BT.656信号解码、图像增强，并将视频信号通过HDMI输出存在的转换工作繁琐、转换电路硬件结构复杂、成本高等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于 FPGA 的四通道视频转换电路，它包括复合视频分离模块、前端处理模块和显示模块，其特征在于：复合视频分离模块与前端处理模块导线连接，前端处理模块与显示模块导线连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的四通道视频转换电路，它包括复合视频分离模块、前端处理模块和显示模块，其特征在于：复合视频分离模块与前端处理模块导线连接，前端处理模块与显示模块导线连接。2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的四通道视频转换电路，其特征在于：所述复合视频分离模块为解码芯片TW2867；解码芯片TW2867，解码芯片TW2867分离出4路ITU-RBT.656信号；输入到前端处理模块的输入端。3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的四通道视频转换电路，其特征在于：所述前端处理模块包括四个ITU-RBT.656解码模块、四个去隔行模块、四个写数据整理模块、四个读数据整理模块、多通道写入模块、多通道读取模块、数据封装模块、DDR2读写控制器，四个ITU-RBT.656解码模块的输入端分别与复合视频分离模块的四个输出通道连接；四个ITU-RBT.656解码模块的输出端分别与四个去隔行模块的输入端连接；四个去隔行模块的输出端分别与多通道写入模块输入端连接，多通道写入模块输出端与数据封装模块输入端连接，数据封装模块输出端与多通道读取模块输入端连接，多通道读取模块输出端分别与四个读数据整理模块输入端连接，四个读数据整理模块输出端与显示模块输入端连接；DDR2读写控制器与数据封装模块连接，DDR2读写控制器与DDR2存储器连接。4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的四通道视频转换电路，其特征在于：显示模块包括HDMI驱动模块、四个ALPHA混合模块和RGB转换模块，四个ALPHA混合模块串联连接，HDMI驱动模块输出端与第一个ALPHA混合模块输入端连接，第四个ALPHA混合模块的输出端与RGB转换模块输入端连接，RGB转换模块输出端输出RGB信号。5.一种基于FPGA的四通道视频转换电路的转换方法，它包括：步骤1、视频解码芯片输出的复合视频信号通过复合视频分离模块分离为4路视频信号；步骤2、前端处理模块的ITU-RBT.656解码模块首先侦测输入的视频信号中每行的起始位标志信号，以确定该行信号处于奇数行还是偶数行，同时确定该行信号是否为有效数据，并根据此设计出状态机，将状态设置为奇场有效数据前的空白数据状态、奇场有效数据状态、偶场有效数据前的空白数据状态、偶场有效数据状态或复位状态；不同状态时输出相应的指示信号，当处于有效数据状态时输出有效信号；步骤3、隔行模块将输入的视频数据送入DCFIFO进行缓存与时钟域变换去隔行处理，以适应后级模块的处理；步骤4、写数据整理模块首先将每4个16...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆安江，赵麒，向梓豪，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：贵州,52