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一種基于FPGA的多路HD-SDI測試系統(tǒng)

2020年電子技術(shù)應用第8期

錢宏文，王毅，劉會

中國電子科技集團公司第五十八研究所，江蘇無錫214072

摘要： 針對目前工業(yè)現(xiàn)場HD-SDI測試環(huán)境搭建復雜、成本高、SDI傳輸特性測量難度大的特點和需求，設計和開發(fā)了一種基于FPGA的多路HD-SDI測試系統(tǒng)。首先通過FPGA讀取存儲在SD卡中的圖像數(shù)據(jù)，然后將讀取的數(shù)據(jù)緩存在DDR3中，最后通過FPGA解析和處理后發(fā)送給外部的SDI串化器和SDI線纜驅(qū)動器，完成多路HD-SDI標準圖像的輸出。實驗結(jié)果表明，該測試系統(tǒng)滿足HD-SDI傳輸協(xié)議的標準和要求，可用于模擬不同場景下的測試環(huán)境和標定現(xiàn)場，并且還具有操作簡單、適用性廣的優(yōu)點。

關鍵詞： 高清數(shù)字接口HD-SDI DDR3 串化器線纜驅(qū)動器

中圖分類號： TN402
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200290
中文引用格式： 錢宏文，王毅，劉會. 一種基于FPGA的多路HD-SDI測試系統(tǒng)[J].電子技術(shù)應用，2020，46(8)：121-125.
英文引用格式： Qian Hongwen，Wang Yi，Liu Hui. Multi-channel HD-SDI test system based on FPGA[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(8)：121-125.

Multi-channel HD-SDI test system based on FPGA

Qian Hongwen，Wang Yi，Liu Hui

China Electronics Technology Group Corporation No.58 Research Institute，Wuxi 214072，China

Abstract： Aiming at the problems in the present industrial field HD-SDI test such as the test environment building complex, high cost, SDI transmission characteristics measurement is difficult, this paper designs and develops a multi-channel HD-SDI test system based on FPGA.Firstly, the image data stored in SD card is read through FPGA, and then the data is cached in DDR3.Finally, it is sent to external SDI serializer and SDI cable driver after FPGA analysis and processing, so as to achieve the output of multi-channel HD-SDI standard image. The experimental results show that the test system meets the standard and requirements of HD-SDI transmission protocol, and can be used to simulate the test environment and calibration site in different scenarios, and has the advantages of simple operation and wide practicality.

Key words : HD-SDI；DDR3；serializer；cable driver

0 引言

串行數(shù)字接口(Serial Digital Interface，SDI)是由美國電影與電視工程學會(The Society of Motion Picture and Television Engineers，SMPTE)制定的協(xié)議標準，通過利用同軸電纜來傳輸非壓縮的數(shù)字視頻信號。目前，按照視頻的分辨率和傳輸速率不同主要分為三種：標清視頻(SD-SDI)、高清視頻(HD-SDI)和3G視頻(3G-SDI)^[1]，如表1所示。

HD-SDI接口協(xié)議是由SMPTE292M標準制定的，用于傳遞YCrCb(4：2：2)的串行數(shù)字信號。HD-SDI支持1.485 Gb/s和1.485/1.001 Gb/s兩個比特率，通常用于傳輸720p或1 080p分辨率的視頻。它采用無損非壓縮的傳輸技術(shù)^[2]，優(yōu)點是經(jīng)過編碼后的HD-SDI信號能夠在同軸線纜上傳輸1080P的高清視頻信號，連接方式簡單、延遲小、圖像無壓縮、顯示效果清晰。

HD-SDI因為具有分辨率高、動態(tài)范圍廣以及在白平衡、對比度、亮度等方面的優(yōu)異性，使之成為廣播電視、高清成像及顯示設備的主要接口，應用范圍更加廣泛。與此同時，高分辨率必然要更高的數(shù)據(jù)帶寬進行傳輸，高數(shù)據(jù)帶寬對傳輸信號的實時性和傳輸誤碼率提出了更高的要求。本文針對工業(yè)現(xiàn)場HD-SDI測試環(huán)境搭建復雜、成本高、HD-SDI傳輸特性測量難度大的特點和需求，設計和開發(fā)了一種基于FPGA的多路HD-SDI測試系統(tǒng)。經(jīng)過測試和驗證系統(tǒng)性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡潔、使用靈活方便。

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作者信息:

錢宏文，王毅，劉會

(中國電子科技集團公司第五十八研究所，江蘇無錫214072)

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