基于FPGA多路机载冗余图像处理系统的设计方案

　　摘要：本文以FPGA作为核心处理器，提出了一种基于FPGA多路机载冗余图像处理系统的设计方案，实现了对多路DVI视频冗余信号的解码、编码、实时处理以及输出显示，并且信号通道增加冗余设计，因而加强了系统的稳定性和可靠性。方案中的电路设计简洁，具有较强的灵活性和扩展性。通过实际测试结果表明，系统能够流畅地对1 600×1 200分辨率，60 Hz刷新率，24位真彩色的高清视频进行实时处理，其系统可靠、稳定，实用性强。

　　0 引言

　　DVI（数字视频接口）是当前数字显示领域研究和应用的热点，面向DVI输出的视频处理技术不仅解决了显示器高分辨率、高刷新率等问题，而且提高了稳定性和显示性能，并进一步降低了平板显示器的成本。因此，面向DVI输出的视频控制器的研究具有十分重要的现实意义。

　　根据DVI标准，一条TMDS通道可以达到165 MHz的工作频率和10 b 接口，也就是可以提供1.65 Gb/s的带宽，这足以应付1 920×1 080@60 Hz（23寸LCD）的显示要求。另外，为了扩充兼容性，DVI还可以使用第二条TMDS通道，这样其带宽将会超过3 Gb/s.也正是由于其较高的带宽优势，目前DVI已经成为了IT业界最具前途的规范。

　　DVI具有支持高带宽数据传输和高清晰图像显示的优点。模拟视频的显示是通过数字到模拟到数字的转化实现的，而DVI接口无需进行这些转换，直接数字到数字，避免了信号转换而带来的图像质量损失，使图像的清晰度和细节表现力都得到了大大提高。基于以上优点，DVI接口被广泛应用于航空、航天等领域。

　　1 总体方案设计

　　1.1 总体方案原理框图

　　用户输入4路DVI信号，然后根据输入信号特性进行选择，将视频信号实时显示在液晶屏上。另外，将实时显示的图像回送给记录仪，此时记录仪实时记录当前的信息以及故障信息，确保在全任务阶段图像显示的正确性。根据设计要求，选择Altera公司生产的 FPGA 芯片EP2S30F1020I4 为主控芯片，配置芯片选用EPCS16SI16N.利用FPGA内部丰富的逻辑资源和强大的IP核，配以相应的外部电路，构建出一个灵活、简洁、可靠的机载视频图形处理系统的嵌入式硬件模块。其总体方案原理框图如图1所示。