水下高清視頻光端機(jī)研制.pdf

1、海洋蘊(yùn)藏著巨大的能量和資源，對人類的生存和發(fā)展有著極其重要的意義，世界各國加大了對海洋資源的勘探和開發(fā)。海洋探測裝備是獲取海洋信息的重要手段。其中，海底視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)揮了重要作用。針對我國水下高清視頻監(jiān)控能力不足的情況，本文研制了一種基于HD-SDI的水下高清視頻光端機(jī)。雖然HD-SDI技術(shù)在廣電領(lǐng)域和安防監(jiān)控領(lǐng)域已相當(dāng)成熟，但是在海底視頻監(jiān)控領(lǐng)域應(yīng)用不多。該方案具有傳輸無延時、實(shí)時性能好、安全性高等特點(diǎn)，此外，可以從目前大量的模擬視頻

2、監(jiān)控系統(tǒng)平滑升級到高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)，前端后端無需重新布線，大大地節(jié)省了成本。
　　本文的主要工作為：系統(tǒng)方案的設(shè)計、芯片選型以及電路設(shè)計、FPGA邏輯設(shè)計以及系統(tǒng)調(diào)試。
　　首先，介紹了相關(guān)技術(shù)原理，包括非壓縮數(shù)字高清技術(shù)、光纖通信技術(shù)以及GTP收發(fā)器技術(shù)。其中，GTP收發(fā)器的設(shè)計是本文的重點(diǎn)與難點(diǎn)之一。在設(shè)計GTP收發(fā)器時，需要考慮的因素包括：理解收發(fā)器的接口和參數(shù)、信號完整性、阻抗和功率要求、印刷電路板設(shè)計要求等。

3、>　　其次，設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了一種基于HD-SDI的水下高清視頻光端機(jī)。該系統(tǒng)使用Xilinx FPGA內(nèi)部的GTP收發(fā)器實(shí)現(xiàn)了8B/10B編解碼和串并轉(zhuǎn)換。與采用分離的串并轉(zhuǎn)換器相比，不僅消除了同步轉(zhuǎn)換輸出問題，還極大地縮小了PCB板的尺寸。系統(tǒng)包括水下光纖通信系統(tǒng)和甲板光纖通信系統(tǒng)兩部分，水下光纖通信系統(tǒng)主要完成高清視頻數(shù)據(jù)和其它接口數(shù)據(jù)的復(fù)用傳輸以及光電信號的轉(zhuǎn)換，甲板光纖通信系統(tǒng)執(zhí)行逆過程，將高清視頻數(shù)據(jù)與其他接口數(shù)據(jù)解復(fù)用。電路設(shè)計

4、主要包括FPGA選型及配置電路、HD-SDI視頻輸入/輸出電路、RS232/485/422電路、SFP光模塊電路、電源設(shè)計和時鐘電路。
　　再次，介紹了FPGA邏輯設(shè)計工程，包括HD-SDI視頻輸入模塊、時鐘和復(fù)位模塊、異步FIFO、RS232、RS485、RS422通信模塊以及Aurora核等。
　　最后，描述了對整個系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試的過程，包括整個系統(tǒng)的硬件調(diào)試、通信鏈路誤碼率測試、通信鏈路建立測試以及最終的系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。測試結(jié)