高速視頻信號(hào)的光纖傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)
摘 要：針對(duì)1000幀/秒高速攝影傳輸系統(tǒng)需實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸出速率600MBps的長距離傳輸難題,提出了采用CIMT編碼方式的光纖數(shù)字化傳輸設(shè)計(jì)方案。整個(gè)系統(tǒng)主要包括數(shù)字信號(hào)的多路復(fù)用、解復(fù)用以及PCI數(shù)據(jù)傳輸卡三部分。詳細(xì)闡述了系統(tǒng)的原理及硬軟件實(shí)現(xiàn)方法,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了兩路高速視頻數(shù)字化信號(hào)的15公里遠(yuǎn)距離傳輸和計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)顯示。
關(guān)鍵詞：光纖傳輸 復(fù)用 解復(fù)用 PCI
高幀頻的視頻信號(hào)不同于普通視頻信號(hào),如果采用模擬信號(hào)方式傳輸,它的模擬帶寬達(dá)到了幾十兆甚至一兩百兆,這樣很難實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。而光纖傳輸容量大、質(zhì)量高和不易受干擾等特點(diǎn),在高速數(shù)字傳輸系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。目前國內(nèi)外針對(duì)普通視頻信號(hào)的光纖傳輸系統(tǒng)已相當(dāng)多[1,5],而對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)的高幀頻視頻信號(hào)光纖傳輸系統(tǒng)少有報(bào)道,特別是兩路或多路高幀頻視頻的單根光纖傳輸實(shí)現(xiàn)則未見報(bào)道。
在本文中需要實(shí)現(xiàn)兩路256×256像素每秒1000幀高速視頻信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸。對(duì)于高幀頻攝像機(jī),由于它幀頻很高,通常采用多路并行的信號(hào)輸出方式降低數(shù)據(jù)率,最后通過復(fù)用合成為視頻信號(hào)[2]。為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸,文中提出采用數(shù)字光纖的復(fù)用、解復(fù)用和計(jì)算機(jī)PCI技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩路高幀頻視頻設(shè)備產(chǎn)生的15MBps×40路數(shù)字信號(hào)的傳輸與視頻信號(hào)的合成及計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)顯示。
1 系統(tǒng)原理和結(jié)構(gòu)
高速視頻信號(hào)的光纖傳輸系統(tǒng)主要包括復(fù)用、光發(fā)射、光接收、解復(fù)用、控制電路和PCI傳輸接口等部分。圖1為系統(tǒng)光發(fā)射部分工作原理圖。
從高速視頻采集獲得的40路15MBps的數(shù)據(jù)首先經(jīng)過XC9572內(nèi)的2:1復(fù)用,形成20路30MBps的二級(jí)復(fù)用數(shù)據(jù)提供給HDMP-1022,由其完成信道編碼,轉(zhuǎn)換成600MBps的PECL串行數(shù)據(jù),驅(qū)動(dòng)光發(fā)射模塊,完成數(shù)據(jù)的光纖發(fā)射。圖2為光接收部分原理圖。
解復(fù)用芯片HDMP-1024從光纖接收模塊接收到的600MBpsPECL數(shù)據(jù)中提取出20路的并行數(shù)據(jù)和30MHz的時(shí)鐘信號(hào),再由XC9572完成二級(jí)解復(fù)用,同時(shí)也為FIFO及PLX9052組成的PCI傳輸卡提供時(shí)序信號(hào),計(jì)算機(jī)通過PCI總線獲得實(shí)時(shí)高速視頻采集數(shù)據(jù),并予以顯示和處理。
2 硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要包括光纖傳輸單元、PCI傳輸單元和控制單元三部分。
2.1 數(shù)字光纖傳輸單元設(shè)計(jì)
數(shù)字光纖傳輸單元主要完成串并行數(shù)據(jù)的復(fù)用與解復(fù)用功能。設(shè)計(jì)中采取數(shù)據(jù)通信中的CIMT(Conditional-Invert Master Transition)信道編碼方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。圖3顯示CIMT碼的格式。
