[發明專利]基于FPGA芯片的控制裝置及電子設備

在審

• 申請號: 202111241976.4
• 申請日: 2021-10-25
• 公開（公告）號: CN113970896A
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發明（設計）人: 吳帆;羅昊;宋杰;莊浩然;魯曉風;史興晨
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一一研究所
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 深圳紫藤知識產權代理有限公司 44570
• 代理人: 黃威

本發明公開了一種基于FPGA芯片的控制裝置及電子設備，所述控制裝置包括：FPGA芯片、DDR存儲器、Flash存儲器、PCIe接口和HDMI接口；所述FPGA芯片為所述控制裝置的中央處理器，所述FPGA芯片包括多對差分高速串行通信鏈路，并且通過所述差分高速串行通信鏈路分別與DDR存儲器、Flash存儲器、PCIe接口和HDMI接口連接；所述DDR存儲器用于緩存所述控制裝置的數據；所述Flash存儲器用于存儲所述FPGA芯片的配置文件；所述PCIe接口用于提供所述控制裝置與外部的上位機之間的數據傳輸；所述HDMI接口用于輸入/輸出視頻數據。該方案旨在提高視頻處理能力，豐富視頻處理控制的功能，并且提高控制裝置的可擴展性以及增加控制裝置的應用范圍。

技術領域

本發明涉及船舶自動化控制技術領域，具體涉及一種基于FPGA芯片的控制裝置及電子設備。

背景技術

隨著工業控制領域的發展，其應用越來越廣泛，控制系統也越來越復雜，對控制精度、響應速度等的要求也在逐步的提高。對控制裝置的要求主要表現為需要更多的數據采集通道、更高的采樣精度、更快的運算速度和更豐富的通信接口等。

現場可編輯門陣列(Field-Programmable Gate Array，簡稱FPGA芯片)作為專用集成電路(ASIC，Application-Specific Integrated Circuit)領域中的一種半定制電路芯片，有著豐富的片上資源可供開發，設計方式靈活方便，既解決了定制電路無法升級的不足，又克服了傳統可編程器件門電路數有限的缺點。隨著視頻應用的興起，對視頻圖像信號的采集、傳輸、處理等提出了更高的要求，這也促成了FPGA芯片在視頻處理控制裝置的領域扮演著越來越重要的角色，相應的視頻應用和服務可借助FPGA芯片提供的支持可以顯著提升運算速度和效率。于是在船舶自動化控制領域也有著廣泛的應用。

有鑒于此，如何實現在保證常規船舶工業自動控制功能的同時，能夠豐富視頻處理控制功能以及提高控制系統的可擴展性成為了相關研究者的重要研究項目。

發明內容

本發明的目的在于，本發明實施例提供一種基于FPGA芯片的控制裝置及電子設備，旨在提高視頻處理能力，豐富視頻處理控制的功能，并且提高控制裝置的可擴展性以及增加控制裝置的應用范圍。

根據本發明的第一方面，本發明一實施例提供了一種基于FPGA芯片的控制裝置，所述控制裝置包括：FPGA芯片、DDR存儲器、Flash存儲器、PCIe接口和HDMI接口；所述FPGA芯片為所述控制裝置的中央處理器，所述FPGA芯片包括多對差分高速串行通信鏈路，并且通過所述差分高速串行通信鏈路分別與DDR存儲器、Flash存儲器、PCIe接口和HDMI接口連接；所述DDR存儲器用于緩存所述控制裝置的數據；所述Flash存儲器用于存儲所述FPGA芯片的配置文件；所述PCIe接口用于提供所述控制裝置與外部的上位機之間的數據傳輸；所述HDMI接口用于輸入/輸出視頻數據。

可選地，在一些實施例中，所述FPGA芯片包括DDR控制器，所述DDR控制器通過DDR物理接口與所述DDR存儲器連接。

可選地，在一些實施例中，所述DDR存儲器為采用DDR3協議的存儲器。

可選地，在一些實施例中，所述FPGA芯片包括Flash控制器，所述Flash控制器采用SPI協議與所述Flash存儲器連接。

可選地，在一些實施例中，所述FPGA芯片包括PCIe控制器；所述PCIe控制器通過SERDES物理接口與所述PCIe接口相連。

可選地，在一些實施例中，所述FPGA芯片包括HDMI控制器，所述HDMI控制器通過多路選擇器與所述HDMI接口連接。

可選地，在一些實施例中，所述多路選擇器與所述HDMI接口直連，或所述多路選擇器通過HDMI收發器與所述HDMI接口連接。