專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于pcie的視頻拼接處理卡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及視頻處理技術(shù)和通信技術(shù)，具體涉及一種基于PCIE的視頻拼接處理卡。
背景技術(shù)：
PCI Express (Peripheral Component Interconnect Express)，簡(jiǎn)禾爾 PCIE，是電腦總線PCI的一種，它沿用了現(xiàn)有的PCI的編程概念及通訊標(biāo)準(zhǔn)，但建基于更快的串行通信系統(tǒng)。英特爾是該接口的主要倡導(dǎo)者。PCIe僅應(yīng)用于內(nèi)部互連。由于PCIe是基于現(xiàn)有的 PCI系統(tǒng)，只需修改物理層而無(wú)須修改軟件就可將現(xiàn)有PCI系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為PCIE。PCIE擁有更快的速率，以取代幾乎全部現(xiàn)有的內(nèi)部總線(包括AGP和PCI)。隨著PCIE規(guī)范的發(fā)布，一些廠家已經(jīng)推出了基于PCIE的交換器。使得以高帶寬傳輸?shù)钠款i得以消除。為了滿(mǎn)足用戶(hù)追求亮麗的超大畫(huà)面、純真的色彩、高分辨率的顯示效果，此實(shí)用新型利用大規(guī)模FPGA (Field Progremmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)開(kāi)發(fā)的PCIE的視頻拼接處理卡可以完全滿(mǎn)足用戶(hù)的需求?，F(xiàn)在社會(huì)上大到指揮監(jiān)控中心、網(wǎng)管中心的建立，小到視頻會(huì)議、學(xué)術(shù)報(bào)告、技術(shù)講座和多功能會(huì)議的進(jìn)行，對(duì)大畫(huà)面、多色彩、高亮度、高分辨率顯示效果的渴望越來(lái)越強(qiáng)烈，爭(zhēng)相應(yīng)用DLP、DID、LCD大屏幕拼接來(lái)滿(mǎn)足其需求。傳統(tǒng)的視頻拼接處理器大都采用軟件進(jìn)行視頻處理，在幀速和分辨率上都無(wú)法滿(mǎn)足用戶(hù)的需求，如果用戶(hù)強(qiáng)行增大分辨率，傳統(tǒng)視頻拼接處理器輸出的圖像會(huì)出現(xiàn)折斷和圖像噪點(diǎn)過(guò)多，并且市場(chǎng)出現(xiàn)的視頻處理器最大合成的畫(huà)面最大支持4路圖像合成。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種基于PCIE的視頻拼接處理卡，能夠解決現(xiàn)有視頻拼接處理設(shè)備低分辨率和圖像清晰度不高的缺陷。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案本實(shí)用新型的一種基于PCIE的視頻拼接處理卡，其中FPGA分別與視頻輸入單元、輸入視頻處理單元、卡上存儲(chǔ)管理單元、控制狀態(tài)寄存器及DMA處理單元、PCIE協(xié)議編解碼單元、輸出視頻處理單元、視頻輸出單元連接，用于實(shí)現(xiàn)視頻輸入單元、輸入視頻處理單元、卡上存儲(chǔ)管理單元、控制狀態(tài)寄存器及DMA處理單元、PCIE協(xié)議編解碼單元、輸出視頻處理單元、視頻輸出單元的功能，所述PCIE協(xié)議編解碼單元與控制狀態(tài)寄存器及DMA處理單元連接，控制狀態(tài)寄存器及DMA處理單元分別與卡上存儲(chǔ)管理單元、輸出視頻處理單元、輸入視頻處理單元連接，輸入視頻處理單元與視頻輸入單元連接，輸出視頻處理單元與視頻輸出單元連接，其中所述視頻輸入單元，用于采集視頻信號(hào)中的有效屏幕數(shù)據(jù)；根據(jù)每種不同的輸入視頻格式建立一個(gè)查找表，查找表里包含每種格式的行前隙、行同步、行后隙、行起始像素、 行終止像素、行總像素、場(chǎng)前隙、場(chǎng)同步、場(chǎng)后隙、場(chǎng)起始行、場(chǎng)終止行、場(chǎng)總行數(shù)、像素時(shí)鐘數(shù)等參數(shù)值，此信息作為狀態(tài)信息反饋給服務(wù)器進(jìn)行協(xié)處理；[0009]所述輸入視頻處理單元，用于對(duì)采集后的有效屏幕數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括視頻色度重采樣、隔行轉(zhuǎn)逐行、視頻縮放、灰度亮度處理；所述卡上存儲(chǔ)管理單元，用于輸入視頻和輸出視頻的存儲(chǔ)調(diào)度管理，其存儲(chǔ)器選擇用96BIT的DDR3實(shí)現(xiàn)； 所述控制狀態(tài)寄存器及DMA處理單元，用于板卡各端口狀態(tài)上傳服務(wù)器、下傳服務(wù)器的DMA指令調(diào)度高清實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)非編碼存儲(chǔ)和播放；所述PCIE協(xié)議編解碼單元，用于將所述視頻幀、狀態(tài)寄存器、控制器寄存器封裝為相應(yīng)的PCIE報(bào)文；所述輸出視頻處理單元，用于視頻的后期處理；所述視頻輸出單元，用于根據(jù)所述控制寄存器子單元接收到的控制指令，通過(guò)查找表里包含每種格式的行前隙、行同步、行后隙、行起始像素、行終止像素、行總像素、場(chǎng)前隙、場(chǎng)同步、場(chǎng)后隙、場(chǎng)起始行、場(chǎng)終止行、場(chǎng)總行數(shù)、像素時(shí)鐘數(shù)等參數(shù)值，重新生成一個(gè)新的屏幕數(shù)據(jù)輸出。其中，所述輸入視頻處理單元具體包括色度重采樣子單元，將8bit/10bit/16bit/20bit/24bit的其他視頻色域空間信號(hào)要變成MbitRGB信號(hào)色域空間；隔行轉(zhuǎn)逐行子單元，硬件卷積算法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)無(wú)差別擴(kuò)行轉(zhuǎn)換，以降低視頻梳齒現(xiàn)象；視頻縮放子單元，利用牛頓插值法實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型插值處理，實(shí)現(xiàn)視頻流實(shí)時(shí)整體或部分圖像實(shí)時(shí)平滑放大或縮小，以改善邊緣鋸齒現(xiàn)象；灰度亮度處理子單元，利用灰度直方圖統(tǒng)計(jì)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像灰度拉伸、自動(dòng)對(duì)比度、動(dòng)態(tài)伽馬調(diào)整等操作；其中，色度重采樣子單元與隔行轉(zhuǎn)逐行子單元連通，隔行轉(zhuǎn)逐行子單元與視頻縮放子單元連通，視頻縮放子單元與灰度亮度處理子單元連通。其中，所述控制狀態(tài)寄存器及DMA處理單元具體包括狀態(tài)寄存器子單元，將所述視頻輸入單元獲得的端口狀態(tài)信息以報(bào)文的方式傳給主控卡或服務(wù)器；DMA處理子單元，公用實(shí)時(shí)非編視頻數(shù)據(jù)通道，以高帶寬無(wú)損地對(duì)輸入和輸出視頻進(jìn)行交互，；控制寄存器子單元，主控卡或服務(wù)器表達(dá)用戶(hù)意愿的數(shù)據(jù)通道，同樣以報(bào)文的方式下傳給FPGA。其中，所述PCIE協(xié)議編解碼單元具體包括解碼端PCIE報(bào)文標(biāo)示分析子單元，用提取PCIE報(bào)文頭標(biāo)示，以區(qū)分所述報(bào)文是控制寄存器報(bào)文或視頻幀報(bào)文；解碼端報(bào)文凈荷緩存子單元，用于存儲(chǔ)接收到的報(bào)文凈荷，包括控制寄存器報(bào)文凈荷或視頻幀報(bào)文凈荷；編碼端凈荷子單元，用于緩存從DDR3讀出的經(jīng)過(guò)處理后的并準(zhǔn)備通過(guò)PCIE總線發(fā)送的視頻幀凈荷和狀態(tài)信息凈荷；編碼端地址緩存子單元，用于緩存發(fā)送端的PCIE報(bào)文頭標(biāo)示；[0030]編碼端組幀子單元，分別與編碼端凈荷子單元和編碼端地址緩存子單元連接，用于描述所述PCIE發(fā)送報(bào)文。其中，所述視頻輸出處理單元具體包括GAMMA校正子單元，用于減小視頻流輸出的失真程度；ALPHA融合子單元，實(shí)現(xiàn)包括視頻流實(shí)時(shí)輸出無(wú)縫切換，淡入淡出、畫(huà)中畫(huà)的圖像效果。本實(shí)用新型的一種用于PCIE的視頻拼接處理卡的控制系統(tǒng)，包括主控卡或服務(wù)器、PCIE交換卡、PCIE的視頻拼接處理卡，其中，PCIE交換卡分別與主控卡或服務(wù)器、PCIE 的視頻拼接處理卡連接，所述主控卡或服務(wù)器與PCIE的視頻拼接處理卡通過(guò)PCIE交換板卡進(jìn)行通信。本實(shí)用新型的一種基于PCIE的視頻拼接處理卡的控制方法，包括具體實(shí)施步驟如下1)主控卡廣播查詢(xún)?cè)赑CIE交換卡上所插入的PCIE的視頻拼接處理卡數(shù)量，并為各PCIE的視頻拼接處理卡排列序號(hào)，以確定各自獨(dú)立存在；2)接收所述各PCIE的視頻拼接處理卡的狀態(tài)信息，根據(jù)接收到的狀態(tài)信息，制定各PCIE的視頻拼接處理卡間的視頻調(diào)度關(guān)系；3)所述主控卡向各PCIE的視頻拼接處理卡發(fā)送相應(yīng)的控制指令，控制視頻處理的執(zhí)行。其中，所述步驟1)還包括以下步驟(1)所述PCIE的視頻拼接處理卡在出廠之前要添加特定的標(biāo)示信息，保證每個(gè)卡的標(biāo)示在獨(dú)立的系統(tǒng)中都是獨(dú)一無(wú)二的并且事實(shí)存在的；(2)所述主控卡在發(fā)送控制單元報(bào)文之前，要在控制報(bào)文中添加目標(biāo)PCIE的視頻拼接處理卡對(duì)應(yīng)特定的標(biāo)示信息，所述特定標(biāo)示信息還包括PCIE頭地址、PCIE頭地址類(lèi)型、報(bào)文長(zhǎng)度；(3)向主控卡發(fā)送的狀態(tài)信息報(bào)文，同理也要在報(bào)文中添加各目標(biāo)PCIE的視頻拼接處理卡對(duì)應(yīng)特定的標(biāo)示信息；(4)所述各目標(biāo)PCIE的視頻拼接處理卡之間交互的視頻幀報(bào)文，同理也要在報(bào)文中添加各目標(biāo)PCIE的視頻拼接處理卡對(duì)應(yīng)特定的標(biāo)示信息。由于采取了以上技術(shù)方案，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于1本實(shí)用新型能夠解決現(xiàn)有視頻拼接處理設(shè)備低分辨率和圖像清晰度不高的缺陷。2本實(shí)用新型采用高速串行的PCIE總線來(lái)作為高清視頻的傳輸通道可以達(dá)到實(shí)時(shí)融合8路高清圖像，幀速減半后可以支持最大32路高清圖像融合，可以實(shí)現(xiàn)窗口漫游，窗口疊加，縮放，畫(huà)外畫(huà)平鋪，畫(huà)中畫(huà)，窗口透視等功能，并且預(yù)設(shè)多種模式，用戶(hù)還可以自行定義預(yù)存模式。3本實(shí)用新型由于使用純硬件連接，可以全屏動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示VGA至UXGA逐行超高分辨率純硬件圖像的高速處理，非常適合要求長(zhǎng)期連續(xù)穩(wěn)定工作的場(chǎng)合，上電快速啟動(dòng)，免維護(hù)。
圖1為本實(shí)用新型涉及到以屏幕像素10M*768為例的VESA標(biāo)準(zhǔn)屏幕數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型中涉及到的一種基于PCIE的視頻拼接處理卡的控制系統(tǒng)示意圖；圖3是本實(shí)用新型中一種基于PCIE的視頻拼接處理卡的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型中涉及到的輸入視頻處理算法結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型中涉及到的DDR3讀寫(xiě)調(diào)度指令實(shí)現(xiàn)的示意圖；圖6是本實(shí)用新型中視頻處理卡視頻流輸出前的視頻處理算法結(jié)構(gòu)圖。圖中:101、102、103、104、視頻輸入單元；105、106、107、108、視頻輸出單元；109、 輸入視頻處理單元；110、輸出視頻處理單元；111、卡上存儲(chǔ)管理單元；112、狀態(tài)寄存器； 113、MDA處理單元；114、控制寄存器；201、MDA方式DDR3讀寫(xiě)管理模塊；202 209、緩存器 FIFO ；201、控制狀態(tài)寄存器及MDA處理單元。
具體實(shí)施方式
以下實(shí)施例用于說(shuō)明本實(shí)用新型，但不用來(lái)限制本實(shí)用新型的范圍。如圖2所示，本實(shí)用新型提供了一種用于PCIE的視頻拼接處理卡的控制系統(tǒng)，包括主控卡或服務(wù)器、PCIE交換卡、PCIE的視頻拼接處理卡，其中，PCIE交換卡分別與主控卡或服務(wù)器、PCIE的視頻拼接處理卡連接，所述主控卡或服務(wù)器與PCIE的視頻拼接處理卡通過(guò)PCIE交換板卡進(jìn)行通信。如圖3所示，本實(shí)用新型的基于PCIE的視頻拼接處理卡中，視頻輸入單元101 104為板卡的4個(gè)獨(dú)立的視頻輸入單元，用采集4路獨(dú)立的外接視頻的屏幕數(shù)據(jù)和視頻色域空間，并且將這些狀態(tài)信息以報(bào)文的形式發(fā)送給主控卡，報(bào)文的結(jié)構(gòu)見(jiàn)表1。表1中包括 PCIE頭文件和凈荷文件兩部分，在凈荷文件中添加各卡的特殊標(biāo)示以確定個(gè)卡獨(dú)立存在， 它包含板卡標(biāo)示、輸入輸出標(biāo)示及端口號(hào)標(biāo)示。其中板卡標(biāo)示的作用是為了確定PICE交換卡上存在基于PCIE視頻處理卡的存在；輸入輸出標(biāo)示的作用是表明報(bào)文是作用于輸入狀態(tài)或是輸出狀態(tài)；端口號(hào)標(biāo)示的作用是表明報(bào)文時(shí)裝在的信息是作用于那個(gè)端口的，其中端口包括視頻輸入端口、視頻輸出端口、PCIE輸入端口、PCIE輸出端口等；去除特殊標(biāo)示的其他凈荷文件做狀態(tài)信息、控制指令或視頻幀通道，報(bào)文長(zhǎng)度要湊足128bytes或64bytes 的整數(shù)倍，不足部分以“0”填充。表 權(quán)利要求1. 一種基于PCIE的視頻拼接處理卡，其特征在于FPGA分別與視頻輸入單元、輸入視頻處理單元、卡上存儲(chǔ)管理單元、控制狀態(tài)寄存器及DMA處理單元、PCIE協(xié)議編解碼單元、 輸出視頻處理單元、視頻輸出單元連接，用于實(shí)現(xiàn)視頻輸入單元、輸入視頻處理單元、卡上存儲(chǔ)管理單元、控制狀態(tài)寄存器及DMA處理單元、PCIE協(xié)議編解碼單元、輸出視頻處理單元、視頻輸出單元的功能，所述PCIE協(xié)議編解碼單元與控制狀態(tài)寄存器及DMA處理單元連接，控制狀態(tài)寄存器及DMA處理單元分別與卡上存儲(chǔ)管理單元、輸出視頻處理單元、輸入視頻處理單元連接，輸入視頻處理單元與視頻輸入單元連接，輸出視頻處理單元與視頻輸出單元連接，其中所述視頻輸入單元，用于采集視頻信號(hào)中的有效屏幕數(shù)據(jù)；根據(jù)每種不同的輸入視頻格式建立一個(gè)查找表，查找表里包含每種格式的行前隙、行同步、行后隙、行起始像素、行終止像素、行總像素、場(chǎng)前隙、場(chǎng)同步、場(chǎng)后隙、場(chǎng)起始行、場(chǎng)終止行、場(chǎng)總行數(shù)、像素時(shí)鐘數(shù)等參數(shù)值，此信息作為狀態(tài)信息反饋給服務(wù)器進(jìn)行協(xié)處理；所述輸入視頻處理單元，用于對(duì)采集后的有效屏幕數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括視頻色度重采樣、隔行轉(zhuǎn)逐行、視頻縮放、灰度亮度處理；所述卡上存儲(chǔ)管理單元，用于輸入視頻和輸出視頻的存儲(chǔ)調(diào)度管理，其存儲(chǔ)器選擇用 96BIT 的 DDR3 實(shí)現(xiàn)；所述控制狀態(tài)寄存器及DMA處理單元，用于板卡各端口狀態(tài)上傳服務(wù)器、下傳服務(wù)器的DMA指令調(diào)度高清實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)非編碼存儲(chǔ)和播放；所述PCIE協(xié)議編解碼單元，用于將所述視頻幀、狀態(tài)寄存器、控制器寄存器封裝為相應(yīng)的PCIE報(bào)文；所述輸出視頻處理單元，用于視頻的后期處理；所述視頻輸出單元，用于根據(jù)所述控制寄存器子單元接收到的控制指令，通過(guò)查找表里包含每種格式的行前隙、行同步、行后隙、行起始像素、行終止像素、行總像素、場(chǎng)前隙、場(chǎng)同步、場(chǎng)后隙、場(chǎng)起始行、場(chǎng)終止行、場(chǎng)總行數(shù)、像素時(shí)鐘數(shù)等參數(shù)值，重新生成一個(gè)新的屏幕數(shù)據(jù)輸出。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于PCIE的視頻拼接處理卡，其中FPGA分別與視頻輸入單元、輸入視頻處理單元、卡上存儲(chǔ)管理單元、控制狀態(tài)寄存器及DMA處理單元、PCIE協(xié)議編解碼單元、輸出視頻處理單元、視頻輸出單元連接，所述PCIE協(xié)議編解碼單元與控制狀態(tài)寄存器及DMA處理單元連接，控制狀態(tài)寄存器及DMA處理單元分別與卡上存儲(chǔ)管理單元、輸出視頻處理單元、輸入視頻處理單元連接，輸入視頻處理單元與視頻輸入單元連接，輸出視頻處理單元與視頻輸出單元連接。本實(shí)用新型能夠解決現(xiàn)有視頻拼接處理設(shè)備低分辨率和圖像清晰度不高的缺陷。
文檔編號(hào)H04N5/262GK202168141SQ20112021706
公開(kāi)日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月24日
發(fā)明者李國(guó)川 申請(qǐng)人:北京彩訊科技股份有限公司, 李國(guó)川