基于FPGA的超清户外LED屏数据流控制系统.pdfVIP

鼠应用技术 基于FPGA的超清户外LED屏数据流控制系统木 李志坚 吴朝晖 李斌 (华南理工大学电子与信息学院) 摘要：针对现有LED控制系统视频数据采集卡与视频数据接收卡分离的问题，设计基于FPGA的超清户外 LED屏数据流控制系统。该系统把高清视频数据采集、高速视频数据控制模块、高速数据缓存模块、非易失性存 储模块、多路串行视频数据输出模块和通信控制模块集成在一块电路板，具有高度集成、超大带宽、超低延迟的 特点，可实现 1080P全彩色，120帧，秒的视频播放，系统延迟在2帧以内。 关键词：FPGA：LED显示；高速数据流控制 0 引言 一 般包括采样发送板和多个级联的现场控制板。采样 发送板接收视频源数据，并在完成数据格式转换之后， 目前，大型 LED显示屏在户外广告、舞台布置 通过网线或者同轴电缆传送给现场控制板 】。在分辨 等领域应用广泛 【卜2]。不断出现的应用需求，推动了 率和实时性要求不高的应用中，该方案具有很好的性 LED 显示屏控制技术的发展。大带宽、高实时性是 能。但要实现高分辨率和高保真性显示，现有的方案 LED高清显示屏控制技术的发展趋势。 只有在视频源与发送卡之间增加图像分割设备，并通 现有的LED显示屏同步控制系统如图1[3]所示， 过多通道并行的方式才可能实现。 … … … … … … … … … … … … … … ‘ 计算机 现场 —— 接 控制 —— 口 LE。屏显示屏体 板 ——■ 板 图 l 典型LED屏控制系统框图 本文基于FPGA设计超清户外LED屏数据流控 行的9个 LED 阵列。每个LED阵列的像素数 目为 制系统，把高清视频数据采集、高速视频数据控制模 230400个。因此，本系统设计9个并行视频数据输出 块、数据缓存模块、非易失性存储模块、多路串行视 端口。若播放24位真彩图像，为保证 120Hz的帧频， 频数据输出模块和通信控制模块集成在一块 电路板 每个视频输出端 口最小带宽为 上，省去了专门的图像分割和数据分发设备。 Sout=230400~24x120=663552000=664Mb／s l 系统性能设计 系统中，控制器除了分配视频数据外，还需要对 1．1 系统输出带宽设计 显示控制单元进行参数配置和状态回读，因此实际数 LED 屏视频数据流控制系统的核心任务是根据 据量将略高于小。 所控制的LED显示屏的拓扑结构，把来 自于视频源 基于上述通信数据量分析，并考虑协议开销，系 的高速串行视频数据并行化，以实现高清 LED屏的 统视频输出端 口带宽应不低于 700Mb／s，可采用 高刷新频率。本系统的目标高清 LED显示屏包括并 CAT5、CAT5E或者CAT6网线连接。考虑成本等因 2015年第36