基于FPGA與SDRAM的數字電視信號采集系統的設計與實(shí)

SDRAM容量大,但是命令多,操作復雜。的命令由、和構成,分別表示行選擇、列選擇與讀寫(xiě)控制。當每一次只寫(xiě)入一個(gè)字時(shí),必須使用至少個(gè)命令,帶寬利用率低于％。為了充分利用的特點(diǎn),本文采用連續寫(xiě)入模式來(lái)減少的命令開(kāi)銷(xiāo),提高帶寬的利用率。連續寫(xiě)入個(gè)字只需要個(gè)時(shí)鐘,帶寬利用率提高到％ 。因為與通信的帶寬很低,因此每一次只需讀出一個(gè)字就可以了。根據系統工作需要,接口模塊只提供必需的連續個(gè)寫(xiě)、單獨個(gè)讀的種操作接口,簡(jiǎn)化了設計?！?p>SDRAM的命令與時(shí)序。為了實(shí)現高效的存取,提高總線(xiàn)的利用率,接口模塊采用的高速時(shí)鐘。當得到數據存取模塊的讀要求后,向連續寫(xiě)入個(gè)字,當得到接口模塊的讀請求后讀出個(gè)字,其他時(shí)間保證進(jìn)行刷新工作,以免數據丟失。

SDRAM是易失性存儲器,需要保證在內對內的數據進(jìn)行刷新操作,否則內的數據將會(huì )丟失。由于系統采用了高速訪(fǎng)問(wèn)時(shí)鐘,而且采用連續寫(xiě)入個(gè)數據的模式,總線(xiàn)的帶寬利用率最高只有,當從讀出數據時(shí)的總線(xiàn)帶寬利用率就更低了,大量時(shí)間處于空閑狀態(tài)。因此可以讓在空閑狀態(tài)進(jìn)行數據刷新工作,當有數據讀寫(xiě)要求時(shí)退出刷新操作,進(jìn)入讀寫(xiě)操作,其狀態(tài)轉移圖如圖所示。一個(gè)完整的寫(xiě)入操作執行以下命令序列：,,,連續個(gè),,。一個(gè)完整的讀出操作執行以下命令序列：,,,,。

SDRAM特有的操作。在上電后進(jìn)入不定態(tài),為了讓進(jìn)入確定的狀態(tài)必須進(jìn)行以下的上電序列操作：保持至少I(mǎi)NHI比特和命令外不能有其他命令;在一個(gè)命令后施加命令;接著(zhù)施加個(gè)命令;最后施加命令設置工作模式。本文采用如圖所示的上電序列。

SDRAM中的數據需要傳輸到計算機中進(jìn)行下一步的數據提取等再處理工作。由于此項工作沒(méi)有實(shí)時(shí)性的要求,所以采用簡(jiǎn)單的低速并口接口實(shí)現與的通信。當發(fā)出一個(gè)讀的邏輯地址時(shí),接口模塊將其低位的地址保留,其余高位地址發(fā)送給接口模塊轉換為的塊地址,行地址與列地址、并同時(shí)向接口發(fā)出讀命令。當讀出比特數據后,根據保留的低位地址選擇出一個(gè)比特數據,然后傳輸給。由于可能存在同時(shí)讀寫(xiě)的請求,所以采用一個(gè)仲裁器對的訪(fǎng)問(wèn)要求進(jìn)行仲裁。優(yōu)先滿(mǎn)足寫(xiě)入請求,在寫(xiě)入操作結束后再響應讀出請求

PC里通過(guò)軟件進(jìn)行。軟件與硬件配合使用減少了修改硬件的風(fēng)險,提高了系統的可維護性和可升級性。硬件系統采集到的是每一個(gè)采樣點(diǎn)的數據,并不區分數據是否在消隱期等。通過(guò)后期軟件處理將數字化的電視信號根據行場(chǎng)結構提取出具有×可見(jiàn)窗口的有效數據,并根據仿真要求安排亮度與色度信號的排列格式。當應用于不同場(chǎng)合進(jìn)行數據采集時(shí),只要修改數據后處理部分的軟件和內的數據采集模塊就可以實(shí)現系統的移植,而不需要改動(dòng)硬件設計。

Stratix系列30F780C7型號和×的。采用語(yǔ)言實(shí)現的編程。整個(gè)采集系統使用了,個(gè)邏輯單元。

ITU601標準的數字電視信號的時(shí)鐘頻率為,數據為比特,其中比特亮度信號,比特色度信號,比特行同步信號和比特場(chǎng)同步信號。一場(chǎng)電視信號的數據量約是。項目開(kāi)發(fā)的算法分析需要采集連續幀場(chǎng)的數據。采用的就可以保證存儲容量。該系統能夠完整不失真地采集連續場(chǎng)的數字電視信號。采集的電視信號用于芯片降噪、去隔行和畫(huà)質(zhì)增強等算法分析與仿真中。

SDRAM容量來(lái)實(shí)現。本系統是面向數字電視采集應用開(kāi)發(fā)的,如果前端增加就可以實(shí)現對模擬信號的采集。由于主控部分在中實(shí)現,只需對系統的數據采集部分的位寬等進(jìn)行相應的修改就可以適應不同的應用。如果使用或等高速總線(xiàn)接口實(shí)現與機的數據傳輸,該系統還可以脫離容量的限制,實(shí)現實(shí)時(shí)采集。