[發明專利]一種基于FPGA的多路視頻同步切換系統及方法

有效

• 申請號: 202010919713.3
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112104819B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 程鵬;王子明
• 申請（專利權）人: 大連捷成科技有限公司
• 主分類號: H04N5/268
• 分類號: H04N5/268;H04N5/907
• 代理公司: 遼寧非凡達專利代理事務所(普通合伙) 21268
• 代理人: 馮懿

1.一種基于FPGA的多路視頻同步切換系統，其特征在于，裝載在FPGA上的程序，按照計算機程序實現的功能劃分，其包括仲裁模塊、視頻矩陣模塊、幀同步模塊和視頻同步切換模塊；

仲裁模塊，用于1)實時收集視頻切換指令；2)將實時更新的視頻切換映射表發送給視頻矩陣模塊；3)實時監控切換過程中幀同步模塊B的DDR寫入狀態，當收到幀同步模塊B發送的響應信號時就將該幀同步模塊B的輸出定義為可用，當收到視頻畫面切換命令后，發送第一視頻切換使能信號給視頻同步切換模塊；4)接收到視頻同步切換模塊發送的第一視頻切換完成響應信號后，向視頻矩陣模塊發送視頻源復制指令；5)實時監控切換過程中幀同步模塊A的DDR寫入狀態，當收到幀同步模塊A發送的響應信號時，發送第二視頻切換使能信號給視頻同步切換模塊；6)接收到視頻同步切換模塊發送的第二視頻切換完成響應信號后，向視頻矩陣模塊發送停止向幀同步模塊B輸出內容的指令；所述視頻切換指令包括視頻切換映射表，所述視頻切換映射表中含有當前視頻源和目標切換視頻源兩個信息；

視頻矩陣模塊，用于1)根據從仲裁模塊接收的實時更新的視頻切換映射表，在同一個時鐘下，從輸入的經過時鐘域轉換的各路視頻數據中實時選擇目標切換視頻數據發送給幀同步模塊B；2)從仲裁模塊接收到視頻源復制指令后，將發送給幀同步模塊B的目標切換視頻源數據進行復制并發送給幀同步模塊A，使得輸送給幀同步模塊A和幀同步模塊B的視頻數據相同；3)從仲裁模塊接收到停止向幀同步模塊B輸出內容的指令后，停止向幀同步模塊B路輸出內容；

幀同步模塊，包括幀同步模塊A和幀同步模塊B，這兩個幀同步模塊將輸入視頻以幀為單位存入DDR SDRAM緩存，且均按照統一的同步時鐘和幀頭信息讀出幀，當寫滿一幀畫面的空間時，均會發送給仲裁模塊一個響應信號，表示緩存中有完整的視頻幀，可以進行切換；

視頻同步切換模塊，對幀同步模塊A和幀同步模塊B兩路幀同步模塊輸出的對齊視頻進行選擇，根據仲裁器的指令選擇其中一個源輸出:1)當接收到仲裁模塊發送的第一視頻切換使能信號時，將從接收幀同步模塊A的視頻源數據切換到接收幀同步模塊B的視頻源數據進行輸出，切換完成向仲裁模塊發送第一視頻切換完成響應信號；2)當接收到仲裁模塊發送的第二視頻切換使能信號時，將從接收幀同步模塊B的視頻源數據切換到接收幀同步模塊A的視頻源數據進行輸出，切換完成向仲裁模塊發送第二視頻切換完成響應信號。

2.一種基于FPGA的多路視頻同步切換方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟01.在未收到視頻切換指令時，將幀同步模塊A中的視頻數據作為當前視頻源數據，始終輸出幀同步模塊A中的視頻數據；所述視頻切換指令包括視頻切換映射表和視頻畫面切換命令，所述視頻切換映射表中含有當前視頻源和目標切換視頻源兩個信息；

步驟02.實時收集視頻切換指令，當收集到更新的視頻切換映射表時，將其發送給視頻矩陣模塊；

步驟03.視頻矩陣模塊根據視頻切換映射表中給出的需切換的目標視頻源，將目標切換視頻源數據發送給幀同步模塊B；

步驟04.幀同步模塊B將其接收的目標切換視頻源數據以幀為單位寫入DDR，且按照同步時鐘和幀頭信息讀出幀，當幀同步模塊B寫滿一個完整的幀時，就發送給仲裁模塊一個響應信號；

步驟05.仲裁模塊收到幀同步模塊B發送的響應信號就將該幀同步模塊B的輸出定義為可用，表示可以進行切換；

步驟06.仲裁模塊等待視頻畫面切換命令；

步驟07.仲裁模塊收到視頻畫面切換命令后，發送第一視頻切換使能信

號給視頻同步切換模塊；

步驟08.視頻同步切換模塊收到仲裁模塊發送的第一視頻切換使能信號后，將當前的從幀同步模塊A接收視頻源數據切換到從幀同步模塊B接收視頻源數據進行輸出，切換完成時向仲裁模塊發送第一視頻切換完成響應信號；

步驟09.仲裁模塊接收到視頻同步切換模塊發送的第一視頻切換完成響應信號后，向視頻矩陣模塊發送視頻源復制指令；

步驟010.從仲裁模塊接收到視頻源復制指令后，視頻矩陣模塊將發送給幀同步模塊B的目標切換視頻源數據進行復制并發送給幀同步模塊A，使得輸送給幀同步模塊A和幀同步模塊B的視頻數據相同；

步驟011.幀同步模塊A將其接收的目標切換視頻源數據以幀為單位寫入DDR,并將其存滿1幀畫面空間的響應信號反饋給仲裁模塊；

步驟012.仲裁模塊接收到幀同步模塊A存滿一幀的響應后，發送第二視頻切換使能信號給視頻同步切換模塊；

步驟013.視頻同步切換模塊收到仲裁模塊發送的第二視頻切換使能信號時，將從幀同步模塊B接收視頻源數據切換到從幀同步模塊A接收視頻源數據進行輸出，切換完成時向仲裁模塊發送第二視頻切換完成響應信號；

步驟014.仲裁模塊接收到視頻同步切換模塊發送的第二視頻切換完成響應信號后，向視頻矩陣模塊發送停止向幀同步模塊B輸出內容的指令；

步驟015.從仲裁模塊接收到停止向幀同步模塊B輸出內容的指令后，視頻矩陣模塊停止向幀同步模塊B輸出內容，并返回步驟01，等待視頻切換映射表的更新。