[發(fā)明專利]一種基于FC-AV協(xié)議的多路光纖視頻切換系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711312762.5
• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號(hào): CN108307129A
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋云鵬;張秀秀;劉志楊
• 申請（專利權(quán)）人: 天津津航計(jì)算技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): H04N5/268
• 分類號(hào): H04N5/268;H04N7/22
• 代理公司: 天津翰林知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12210
• 代理人: 張國榮

1.一種基于FC-AV協(xié)議的多路光纖視頻切換系統(tǒng)，其特征在于，該視頻切換系統(tǒng)包括視頻轉(zhuǎn)光纖模塊、光纖交換模塊、光纖轉(zhuǎn)視頻模塊，三個(gè)模塊均采用FPGA作為核心運(yùn)算處理單元；視頻轉(zhuǎn)光纖模塊通過光纖與光纖交換模塊連接，光纖交換模塊通過光纖與光纖轉(zhuǎn)視頻模塊連接，光纖轉(zhuǎn)視頻模塊通過視頻線纜與顯控終端連接；

所述視頻轉(zhuǎn)光纖模塊將視頻源信號(hào)轉(zhuǎn)換成光纖視頻信號(hào)；對(duì)于輸入的視頻信號(hào)，視頻轉(zhuǎn)光纖模塊利用專用的視頻解碼芯片轉(zhuǎn)碼成VESA標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字視頻信號(hào)，并將其送至FPGA內(nèi)部；FPGA作為核心處理單元，利用其并行處理能力和眾多可配置的I/O接口實(shí)現(xiàn)對(duì)多路高速數(shù)字視頻信號(hào)的獲取和解析；之后FPGA依據(jù)FC-AV協(xié)議將視頻封裝為FC-AV幀并且建立鏈路發(fā)送數(shù)據(jù)幀；封裝時(shí)按照FC-AV協(xié)議的容器系統(tǒng)格式進(jìn)行，添加包含輔助信息的容器頭和包含有效信息的對(duì)象數(shù)據(jù)；處理完成的FC-AV視頻幀通過FPGA的高速GTX通道傳輸給光模塊；經(jīng)過光模塊的光電轉(zhuǎn)換后，視頻信息轉(zhuǎn)換成了光信號(hào)，并通過光纖進(jìn)行傳輸；

所述光纖交換模塊接收視頻轉(zhuǎn)光纖模塊發(fā)送過來的多路光纖視頻信號(hào)，經(jīng)過光模塊進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后將高速串行視頻數(shù)據(jù)通過GTX傳輸給FPGA，F(xiàn)PGA將數(shù)據(jù)緩存到DDR內(nèi)，并對(duì)每路光纖上攜帶的視頻信號(hào)及其目的地址進(jìn)行解析；之后FPGA根據(jù)獲取的目的地址，將解析后的視頻信號(hào)根據(jù)FC-AV協(xié)議重新封裝成視頻幀后通過FPGA的高速串行GTX模塊發(fā)送給相應(yīng)目的地址處的光模塊；光模塊對(duì)收到的高速視頻幀進(jìn)行轉(zhuǎn)換后通過光纖發(fā)送給遠(yuǎn)端的光纖轉(zhuǎn)視頻模塊；

每個(gè)顯控終端均配備一套光纖轉(zhuǎn)視頻模塊，該模塊完成對(duì)一路光纖鏈路上視頻信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換、幀解析并將光纖視頻還原成多種協(xié)議的數(shù)字視頻信號(hào)輸出，該模塊的轉(zhuǎn)換過程為視頻轉(zhuǎn)光纖模塊的逆過程；轉(zhuǎn)換后的視頻可以連接到帶有對(duì)應(yīng)接口的顯控終端上，實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻源視頻信息的顯示功能。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FC-AV協(xié)議的多路光纖視頻切換系統(tǒng)，其特征在于，所述FPGA的功能模塊包括光模塊、GTX模塊、字同步模塊、鏈路建立模塊、發(fā)送模塊、幀解析和處理模塊以及幀封裝模塊，主要實(shí)現(xiàn)FC-0、FC-1和FC-2的部分功能；所述光模塊實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換功能，即將串行的比特流電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)發(fā)送出去，或者將光纖鏈路上的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成串行的比特流電信號(hào)；

FPGA為Xilinx公司的K7系列高性能FPGA產(chǎn)品XC7K325T-2FFG900，GTX模塊集成在FPGA之中，實(shí)現(xiàn)串并轉(zhuǎn)換、8B/10B編解碼功能，8B/10B編解碼即將8個(gè)比特組成的一個(gè)字節(jié)編碼成10比特的一個(gè)傳輸字符，接收時(shí)逆向操作進(jìn)行解碼；字同步模塊通過FPGA內(nèi)部編程實(shí)現(xiàn)，完成字節(jié)同步并對(duì)字節(jié)進(jìn)行重組，字同步模塊從GTX模塊中接收16比特的并行傳輸數(shù)據(jù)，待經(jīng)過同步狀態(tài)機(jī)的跳轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)同步后，將有效的傳輸字送給鏈路建立模塊；鏈路建立模塊通過FPGA內(nèi)部編程實(shí)現(xiàn)，主要完成與其它端口之間的鏈路建立并維護(hù)鏈路的功能，鏈路建立模塊處理的是同步后的傳輸字，當(dāng)字同步模塊完成字同步后，就會(huì)將有效的傳輸字傳送給鏈路建立模塊，并由后者完成FC端口之間鏈路的建立；當(dāng)鏈路建立后，鏈路兩端的FC端口都處于激活狀態(tài)，此時(shí)FC端口之間就可以傳送數(shù)據(jù)和控制信息，鏈路建立過程由兩個(gè)FC端口之間通過交互一系列的原語序列而使雙方達(dá)到激活狀態(tài)；發(fā)送模塊通過FPGA內(nèi)部編程實(shí)現(xiàn)，主要完成原語部分和數(shù)據(jù)幀部分的發(fā)送功能，其中原語部分包括原語序列和原語信號(hào)，原語序列主要用來完成鏈路建立相關(guān)的功能，而原語信號(hào)主要用來完成流控的功能，發(fā)送模塊應(yīng)用狀態(tài)機(jī)來實(shí)現(xiàn)調(diào)度原語和數(shù)據(jù)發(fā)送到GTX上；幀解析和處理模塊及幀封裝模塊通過FPGA內(nèi)部編程實(shí)現(xiàn)，主要完成數(shù)據(jù)的接收功能，從接收的數(shù)據(jù)中提取出有效的數(shù)據(jù)幀，以幀頭定界符SOF和幀尾定界符EOF為標(biāo)志識(shí)別出幀，進(jìn)行長度判斷和CRC校驗(yàn)處理并解析相應(yīng)的幀字段，最后構(gòu)造出幀的描述符，將幀和描述符分別送到接收FIFO中；FPGA的頂層模塊中例化了這些編程實(shí)現(xiàn)的子模塊并實(shí)現(xiàn)了流控的功能；上述模塊的協(xié)同工作完成了視頻信息在FPGA內(nèi)部根據(jù)視頻協(xié)議的轉(zhuǎn)換與傳輸。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于FC-AV協(xié)議的多路光纖視頻切換系統(tǒng)，其特征在于，所述光模塊為158廠的四收發(fā)光模塊HTA8525。