[發明專利]一種基于FPGA的gige vision接口的紅外機芯實現方法

在審

• 申請號: 201610155449.4
• 申請日: 2016-03-18
• 公開（公告）號: CN105681688A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 林闊;黃東海;李英嬌
• 申請（專利權）人: 山西國惠光電科技有限公司
• 主分類號: H04N5/33
• 分類號: H04N5/33
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源;王勇

技術領域

本發明涉及紅外機芯，具體是一種基于FPGA的gigevision接口的紅外機芯實現方法。

背景技術

紅外機芯廣泛應用于夜視系統、安防系統、過程控制、醫療設備、軍隊裝備等紅外熱像領域。在現有技術條件下，紅外機芯主要是采用DSP、FPGA等多種芯片實現的。然而實踐表明，現有紅外機芯由于實現原理所限，普遍存在硬件成本高、運行功耗高、體積大、數據處理量小、數據處理效率低、能效比低的問題。為此有必要發明一種全新的紅外機芯實現方法，以解決現有紅外機芯存在的上述問題。

發明內容

本發明為了解決現有紅外機芯硬件成本高、運行功耗高、體積大、數據處理量小、數據處理效率低、能效比低的問題，提供了一種基于FPGA的gigevision接口的紅外機芯實現方法。

本發明是采用如下技術方案實現的：

一種基于FPGA的gigevision接口的紅外機芯實現方法，該方法是采用如下步驟實現的：

1）邏輯模塊結構的實現：

紅外機芯的組成器件包括紅外探測器、AD采樣芯片、FPGA芯片、千兆網PHY芯片、網口、FLASH、RAM；

在FPGA芯片內部分別設計紅外圖像處理模塊、GVSP協議硬件加速器、軟核CPU、TX發送模塊、RX接收模塊、寄存器配置模塊、視頻業務報文發送buffer、信令報文發送buffer、信令報文接收buffer；

將紅外探測器與AD采樣芯片連接；將AD采樣芯片與紅外圖像處理模塊連接；將紅外圖像處理模塊與GVSP協議硬件加速器連接；將GVSP協議硬件加速器分別與寄存器配置模塊和視頻業務報文發送buffer連接；將軟核CPU分別與寄存器配置模塊、信令報文發送buffer、信令報文接收buffer、FLASH、RAM連接；將TX發送模塊分別與視頻業務報文發送buffer、信令報文發送buffer、千兆網PHY芯片連接；將RX接收模塊分別與信令報文接收buffer、千兆網PHY芯片連接；將千兆網PHY芯片與網口連接；

2）數據流的實現：

2.1）視頻業務GVSP報文的發送：紅外探測器實時探測外部的紅外光信號，并將探測到的紅外光信號轉換為紅外圖像電信號，然后將紅外圖像電信號發送至AD采樣芯片；AD采樣芯片對接收到的紅外圖像電信號進行AD采樣，并將AD采樣得到的紅外圖像數據流發送至紅外圖像處理模塊；紅外圖像處理模塊對接收到的紅外圖像數據流進行處理，并將處理后的紅外圖像數據流發送至GVSP協議硬件加速器；GVSP協議硬件加速器將接收到的紅外圖像數據流進行封包（封包過程包含增加GVSP頭、增加UDP頭、增加IP頭、增加MAC頭等操作）后得到視頻業務GVSP報文，并將視頻業務GVSP報文存入視頻業務報文發送buffer；TX發送模塊輪詢視頻業務報文發送buffer，并對輪詢獲取的視頻業務GVSP報文進行增加前導碼處理，然后將處理后的視頻業務GVSP報文發送至千兆網PHY芯片；千兆網PHY芯片將接收到的視頻業務GVSP報文通過網口發送至外部的計算機，由此實現視頻業務GVSP報文的發送；

2.2）信令報文的發送：軟核CPU將需要發送到外部的信令報文寫入信令報文發送buffer；TX發送模塊輪詢信令報文發送buffer，并將輪詢獲取的信令報文發送至千兆網PHY芯片；千兆網PHY芯片將接收到的信令報文通過網口發送至外部的計算機，由此實現信令報文的發送；

2.3）信令報文的接收：來自外部計算機的信令報文通過網口發送至千兆網PHY芯片；千兆網PHY芯片將接收到的信令報文發送至RX接收模塊；RX接收模塊對接收到的信令報文進行去除前導碼處理，并將處理后的信令報文緩存到信令報文接收buffer；軟核CPU輪詢信令報文接收buffer，并對輪詢獲取的信令報文依次進行讀取、核查、協議處理，然后根據信令報文生成內部指令信息，由此實現信令報文的接收。

與現有紅外機芯相比，本發明所述的一種基于FPGA的gigevision接口的紅外機芯實現方法基于單個FPGA芯片，并通過在FPGA芯片內部設計各種功能模塊（包括GVSP協議硬件加速器、軟核CPU、TX發送模塊、RX接收模塊、寄存器配置模塊、視頻業務報文發送buffer、信令報文發送buffer、信令報文接收buffer），實現了紅外機芯的邏輯模塊結構和數據流，由此一方面有效降低了硬件成本、有效降低了運行功耗、有效減小了體積，另一方面有效增大了數據處理量、有效提高了數據處理效率，有效提高了能效比。