2.1.1 DVI接口
TFP40lA转换后向FPGA输入以下信号为QE/QO为每组信号送出红绿蓝各8 bit数据。本设计使用TFP40lA单链路TMDS方式;ODCK为数据时钟;DE为数据使能;VSYNC/HSYNC为场同步信号,行同步信号。
2.1.2 STR核心控制FPGA设计
采集发送板的核心为高速逻辑器件FPGA,FPGA各功能框图如图2所示。FPGA通过实时采集数据并利用SDRAM缓存实现采样、缓存、格式转换等一系列高速同步数据处理。同时,FPGA通过采样发送板上的CPU接收计算机的控制指令来适应不同的显示屏和不同的应用环境。
FPGA各功能模块说明如下:
1)采集模块 ①伽马校正:对于不同的节目源、不同的显示屏体,需要经过不同数值的伽马校正来获得更符合人眼视觉的显示效果,得到更清晰的图像。本设计提供伽马校正接口,通过采样发送板上的MCU,可根据最终显示效果设置不同的伽马校正值。在采集数据输入后,即转换成经过校正的显示数据。②权值分离和数据重组:对输入串行数据进行权值分离处理,并根据CPU设置的显示屏扫描模式进行初步数据重组。
2)SDRAM控制和仲裁器 系统需要实时处理每一帧显示数据,通过大容量的外部存储器作为缓存器。同步处理输人帧接收和输出帧提取。
在以往的设计中,一般采用2片SRAM(静态存储器)将2帧信号独立存储,大容量的SRAM成本高昂。本设计中。采用单片SDRAM设计。相同容量的SDRAM比SRAM价格低得多,而采用单片SDRAM,整个系统的成本将进一步下降;同时与FPGA接口减少,对FPGA的I/O口需求减少,优化器件选择。
两帧显示信号分时读写,当前正在缓存的帧数据和当前正在读取的上一帧数据在SDRAM里用不同的页面来分别进行存储。由于单片SDRAM控制和数据总线只有一组。所以需要SDRAM控制仲裁器模块来实现无缝分时总线切换控制。
采集模块和输出模块分别将
数据流切片,转成小数据块,
数据流切片后,各模块每次占用总线的时间减短。经过精确计算每个模块占用总线的时间、2次占用总线要求的最长间隔,设计合适大小的
数据流切片大小:2个模块即可实现无缝分时占用SDRAM总线。
3)网口编码输出 输出控制模块按照显示屏的扫描模式分区采集缓冲SDRAM中的数据,并转换重整成新的网口串行传输格式。除了显示数据需要通过网口传输外,为实现远程设置现场控制板,还需要将控制参数通过网口传输。网口编码前将显示数据包和控制信号包,经过分时复用,经网口编码器编码后送至RTL8208B传送。
4)帧同步控制 数据在采样发送板需要同步处理两帧信号,为了稳定地将输出网口的帧信号与输入的DVI帧信号同步,帧同步模块通过同步指令,将两个时钟域的帧信号锁定在一起,以实现帧信号同步控制,避免出现显示画面断裂的情况。
2.2 现场控制板功能分解
图3为现场控制板FRC总体架构图和FPGA功能模块框图。
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