多功能高清视频光端机方案.docx

基于FPGA的多业务高清视频光端机方案方案概述 在多业务/光端机领域好的产品可以说主要是靠设计出来的，而不是生产出来的，设计伊始的思路和方案就已经决定了它品质的好坏，所以光端机好坏最重要的环节在于设计的思路，方案的优化和器件的选择。北京网视云通科技有限公司的以 FPGA为核心设计方案，具有非常强大的系统灵活性和扩展性，轻松实现对多种业务功能长距离传输。不仅可以传输高清视频，更可支持立体声音频，以太网，USB，RS232、RS485、RS422等多种业务。并且融入KVM键盘，鼠标及网口，串口的透传功能。FPGA的架构，更能灵活实现多种高清接口互转输出，支持图像任意缩放分辨率，为高性价比的定制化高清视频多业务光端机解决方案。功能特性支持单芯光纤（单模/多模）传输一路高清信号，传输距离可达80Km甚至120Km采用SFP结构的光模块，可以单向，非对称双向即对称双向传输插卡式结构，可扩展USB及 NET网口接口支持多种信号接口HDMI/DVI-I/VGA/YPbPr/AV可实现多种高清接口互转输出支持图像任意缩放分辨率支持独立立体声音频双向传输，可实现HDMI音频加嵌解嵌可实现多种数据接入RS232、RS485、RS422等支持DVI 环出支持网口透传，实现网桥的功能支持双向KVM功能，实现远程KVM控制电脑支持双向串口透传支持双向语音对讲支持双向红外控制先进的自适应技术，使用时无需进行电气光学调节LED状态指示灯对关键的参数进行监视EDID自动适应，自动设别和配置显示模式；无需软件设置，支持即插即用功能，支持热插拔适用于极高温和极低温等工业严酷环境；方案原理发送板：发送板的尺寸与结构如图1所示，图1中下面为接头面，主要包括DVI、语音、电源等接头，上面是面板方向，主要包括LED指示灯和功能按键。图1： 网视云通发送板尺寸与接头示意图发送板的尺寸为160x120mm，其左侧可以安装一块USB-NET扩展板。图2所示的是发送板逻辑结构图，由图中可以看出，其核心是一片FPGA，FPGA连接一个2.5G的光模块，光模块有3中选择：2.5G单向光模块2.5G与155M非对称双向光模块2.5G对称双向光模块光模块是采用SFP结构的，可以随时插拔下来，因此，可以根据需要，随时更换上述3中光模块。图2： 网视云通发送板逻辑功能结构图接收板：接收板的尺寸与结构如图3所示，图3中下面为接头面，主要包括DVI、语音、电源等接头，上面是面板方向，主要包括LED指示灯和功能按键。由图3可以看出，接收板除了少一个DVI输入接口外，其他基本相同，我们在设计PCB板是，可以将板子的尺寸与接头位置设计相同，这样可以采用相同的机箱设计。图4所示的是接收板逻辑功能结构设计图。从图4可以看出，除了DVI输入输出接口部分外，其他部分均与图2，即发送板相同。图3： 网视云通接收板尺寸与接头示意图图4：网视云通接收板逻辑功能图USB-NET扩展板：从图2或图4中，可以看到，USB-NET扩展板上主要包括一个MCU芯片，用于扩展一路USB接口，一个10M/100M网络PHY芯片，用于扩展一个10M/100M网络接口。USB-NET扩展板通过一个排针接头连接到发送板或接收板上。USB-NET扩展板可以扩展出2个USB接口、1个10M/100M网络接口、1个红外遥控输入接口和1个红外遥控输出接口。USB接口可以通过设定工作在主模式或从模式上，这样可以连接USB鼠标或键盘，也可以连接主机上的USB接口，用于透传USB鼠标或键盘，实现远程KVM控制电脑。10M/100M网络接口也是透传网络信号，实现一个网桥的功能，将两个网络通过光纤连接起来。红外遥控接口也是透传红外控制信号，利用光纤，实现红外遥控信号的透传功能。AV接口：如果需要支持AV输入或输出接口，需要单独增加AV输入或输出芯片，同时还需要增加FPGA资源，即需要更多管脚的FPGA芯片，如果必须支持AV接口，解决办法有以下2个选择：更换更大的FPGA将网口去掉，节省出来的FPGA资源用于扩展AV输入或输出接口DVI-I接口：本方案中选用的DVI接口输入芯片与输出芯片均支持DVI输入或输出，同时支持VGA输入与输出。因此，DVI接头可以选择DVI-I接头，这样通过DVI-VGA转换接头来选择VGA输入或输出。另外，也可以选择一种DVI + VGA的双层接头，如图5所示。图5： DVI+VGA接头利用图5所示的双层接头，可以方便连接DVI或VGA线。分量YPbPr：本方案中可以输入YPbPr分量信号，可以将YPbPr接口转换成VGA接口连接到发送板的VGA接头上，实现YPbPr信号输入。但接收板不支持YPbPr分量输出，只支持DVI和VGA输出，DVI信号和VGA信号是同时有输出的，故能接2个同屏输出的显示器。HDMI接口：本方案中发送