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一种基于FPGA的多路HD-SDI测试系统

2020年电子技术应用第8期

钱宏文，王毅，刘会

中国电子科技集团公司第五十八研究所，江苏无锡214072

摘要： 针对目前工业现场HD-SDI测试环境搭建复杂、成本高、SDI传输特性测量难度大的特点和需求，设计和开发了一种基于FPGA的多路HD-SDI测试系统。首先通过FPGA读取存储在SD卡中的图像数据，然后将读取的数据缓存在DDR3中，最后通过FPGA解析和处理后发送给外部的SDI串化器和SDI线缆驱动器，完成多路HD-SDI标准图像的输出。实验结果表明，该测试系统满足HD-SDI传输协议的标准和要求，可用于模拟不同场景下的测试环境和标定现场，并且还具有操作简单、适用性广的优点。

關(guān)鍵詞： 高清数字接口HD-SDI DDR3 串化器线缆驱动器

中圖分類號： TN402
文獻(xiàn)標(biāo)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(yīng)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(xué)會(The Society of Motion Picture and Television Engineers，SMPTE)制定的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)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(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)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?yàn)榫哂蟹直媛矢摺討B(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(shè)備的主要接口，應(yīng)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(jìn)行傳輸，高數(shù)據(jù)帶寬對傳輸信號的實(shí)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(fù)雜、成本高、HD-SDI傳輸特性測量難度大的特點(diǎn)和需求，設(shè)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(yàn)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(tuán)公司第五十八研究所，江蘇無錫214072)

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