采用FPGA提高广播应用的集成度

2012-11-19 21:26:20来源: 21ic
   

引言

在广播和传输系统中,采用一种或者两种串行接口来传输数字视频:没有压缩的数据使用视频串行数字接口(SDI)。压缩数据使用异步串行接口(ASI),在视频设备中,主要采用移动图像和电视工程师联盟(SMPTE)定义的SDI来传送视频和音频数据。

视频设备能够支持标准清晰度(SD)、高清晰度(HD)数字视频格式,或者同时支持。SD视频传输的SDI速率为270Mbps、360Mbps或者540Mbps,而HD视频传输的SDI速率为1.485 Gbps或者1.485/1.001 Gbps。HD提供高质量的视频,代表了今后数字视频广播的发展方向。随着HD视频需求的增长,要求硬件能够处理HD技术所需的大数据吞吐量。

在数字视频传送系统中,数据传送的主要方式是ASI的270Mbps单节目传送流(SPTS)或者多节目传送流(MPTS),这些方式由数字视频广播(DVB)协会定义。

广播设备开发人员通常使用ASSP来实现SDI和DVB-ASI功能,也可以利用可编程逻辑器件(PLD),使用PLD中的逻辑和其他嵌入式资源构建所需的各种数字功能,以实现这些接口。通过使用PLD。可以显著降低总成本。某些情况下,在每ASI通道或者每SDI端口的基础上,PLD不到ASSP成本的1/10。

SDI的可编程逻辑解决方案

要达到SDI和DVB-ASI需要的270Mbps数据速率,可编程解决方案需要提供以下功能:

LVDS I/O

足够的逻辑容量

数据恢复能力

产生时钟信号的PLL

对于HD-SDI数据速率,需要采用支持嵌入式SERDES技术、时钟数据恢复,并集成了高速收发器通道的PLD,例如Altera的Stratix GX系列FPGA。

图1所示为Altera可编程逻辑中实现SD-SDI和HD-SDI功能所需的构成单元。SD-SDI解决方案在逻辑单元(LE)中利用过采样技术来恢复数据。FPGA中的基本构建模块LE在SERDES模块中表示为“软逻辑”。在HD-SDI解决方案中,嵌入式SERDES和CDR电路完成时钟和数据恢复功能。

 

10.jpg

 

HD-SDI方案中的其他功能包括发射机侧的线编号插入和循环冗余校验(CRC)计算,以及接收机侧的线编号提取和循环冗余校验。

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关键字:FPGA  广播应用

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2012/1119/article_3259.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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