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实践应用
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基于FPGA的双路4K视频编码传输系统
李栋吴林煌杨秀芝福州大学
摘要：为满足4K分辨率视频的实时编码传输要求，采用基于Xilinx Zynq UltraScale+MPSoC系 列芯片EV进行
设计，制作了一种双路4K视频实时编码传输系统，该系统在FPGA的PL端实现视频的采集与编码，在PS端实现
编码后数据的封装和发送。该系统充分利用FPGA和ARM各自的优势实现了高效的视频编码和传输，具有较高的
集成度和灵活性。测试结果表明系统运行流畅，能实时编码传输双路4K视频。
关键词：视频编码 Zynq UltraScale+MPSoC EV H265/HEVC 高分辨率
1引言案由于编码的视频分辨率不高以及编2.1 视频采集与预处理
码效率和编码速度等方面的问题，无法利用硬件板上的HDMI接口实现
随着4K技术的逐渐成熟，人们对解决多路4K视频实时编码传输的问题。视频地输入，在FPGA的PL端使用
高分辨率视频的需求量越来越大，高本文使用了Xilinx推出的Zynq HDMI IP核完成对视频流的提取，视
分辨率视频传输在智能终端、安防监UltraScale+MPSoC EV系列芯片进行设频流采用视频处理IP核（VPSS）进
控、数字电视领域的应用日益增多。计，能很好地解决上述问题。该系列芯行图像的色彩空间转换、分辨率的缩
但是高分辨率视频的数据量大，因此片集成了ARM处理器、FPGA逻辑资放等预处理，将预处理后的视频流使
导致对视频数据处理系统、存储带宽源以及硬核编码器，ARM和FPGA之用Broadcaster 核复制为IP两路相同的
和传输带宽的要求极高，如果没有编间通过AXI总线协议进行通信，大大流，使用Framebuf Write 核IP以DMA
码技术的支持，那么对视频进行存储提高了数据传输的速度，硬核编码器提的方式将两路流数据通过高性能接口
和传输都将难以想象。所以对高分辨高了编码的效率和编码速度，为解决（HP0）存入DDR中。
率视频实时采集编码以及传输系统进4K视频的编码传输提供了新思路。
2.2 VCU压缩编码
行研究具有重大意义，而两路及更多视频编码传输系统需要经过视频
APU通过PS-PL高性能接口
路的视频实时采集编码的研究能够提采集、压缩编码、码流传输等环节，
（HPM）与VCU硬核编码器中的
高无人驾驶和监控等领域的安全性。涉及ARM和FPGA之间的数据交换和
传统的视频采集编码传输系统大存储，每个环节的设计均会影响整个MCU进行交互，传递编码参数和命令。
多是基于ARM处理器的嵌入式平台，系统传输效率。因此采用合理的系统MCU控制VCU编码器通过高性能接
通过软件来完成的。但随着视频的清晰架构将每个模块衔接在一起至关重要。口（HP1）从DDR中读取原始视频数
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