1、非壓縮數(shù)字視頻傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)現(xiàn)在，國(guó)際上基于各種算法的數(shù)字視頻傳輸標(biāo)準(zhǔn)已有無(wú)數(shù)，但壓縮編碼會(huì)對(duì)視頻信息帶來(lái)不同程度的損失，當(dāng)壓縮比高(數(shù)據(jù)傳輸速率低)時(shí)，圖像失真嚴(yán)峻，簡(jiǎn)單浮現(xiàn)馬賽克及塊效應(yīng)現(xiàn)象。在電視臺(tái)內(nèi)部等要求高清楚度的場(chǎng)合，這種失真是不允許的。因此，本文介紹了一種全數(shù)字、無(wú)壓縮多路數(shù)字視頻光纖傳輸系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)2路視頻和4路音頻信號(hào)的同時(shí)傳輸，且簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)，傳輸性能好，總體性?xún)r(jià)比高。系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)劃普通狀況下，在非壓縮視頻傳輸系統(tǒng)中，通常先把視頻信號(hào)經(jīng)編碼、復(fù)接、電光變換之后，再經(jīng)光纖傳輸?shù)侥康牡?，然后?jīng)光電轉(zhuǎn)換、分接、解碼等處理，還原成原始的視頻信號(hào)。對(duì)于單路視頻傳輸系統(tǒng)，復(fù)/解復(fù)接系統(tǒng)普通用

2、通用的復(fù)/解復(fù)接芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，但假如系統(tǒng)要傳輸多路視頻信號(hào)，現(xiàn)有的復(fù)/解復(fù)接芯片是不能自立完成的。以本設(shè)計(jì)要求為例，需要滿(mǎn)足2路視頻和4路音頻的同時(shí)傳輸。每路視頻信號(hào)采納12位量化，2路視頻則需要24路的數(shù)字信號(hào)，而hdmp1032芯片最多可擴(kuò)展為17路數(shù)據(jù)復(fù)/解復(fù)接傳輸，這還不包括4路音頻轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)所占用的數(shù)據(jù)位，因而僅僅通過(guò)單個(gè)復(fù)/解復(fù)接芯片不能滿(mǎn)足要求，必需采納多次復(fù)/解復(fù)接才干完成設(shè)計(jì)。本文介紹一種基于hdmp1032/1034串行/解串行芯片，采納二次復(fù)/解復(fù)接實(shí)現(xiàn)多路數(shù)字視頻/音頻/數(shù)據(jù)在一根電纜或光纖上傳輸?shù)挠?jì)劃，原理框圖1所示。圖1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理框圖圖2 hdmp1034a(r

3、x)接收端時(shí)序圖關(guān)鍵技術(shù)本設(shè)計(jì)采納二次復(fù)用的辦法傳輸2路視頻信號(hào)、4路音頻信號(hào)。二次復(fù)用的思想類(lèi)似于脈沖編碼調(diào)制。在發(fā)送端，多路模擬視頻/音頻信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換為多路數(shù)字視頻/音頻信號(hào)，為了減輕復(fù)接單元的壓力，首先將多路數(shù)字信號(hào)分離通過(guò)一個(gè)合路器舉行一次復(fù)用，復(fù)用為1路或幾路較高速并行數(shù)字信號(hào)，然后再將其送到復(fù)接單元glink舉行二次復(fù)接，得到高速串行數(shù)字信號(hào)；在接收端，高速串行信號(hào)首先經(jīng)過(guò)分接單元舉行一次解復(fù)用，得到較高速多路并行數(shù)字信號(hào)，然后分離經(jīng)分路器舉行二次解復(fù)接復(fù)原為多路數(shù)字視頻/音頻信號(hào)，再通過(guò)轉(zhuǎn)換為多路模擬信號(hào)。囫圇系統(tǒng)的同步主時(shí)鐘由一個(gè)32.768mhz的晶振提供。二次復(fù)/解復(fù)接由hd

4、mp1032/1034串行/解串行芯片來(lái)完成，所以主要設(shè)計(jì)的是信號(hào)的一次復(fù)/解復(fù)接部分。因?yàn)?路音頻信號(hào)最后合為1路串行信號(hào)進(jìn)入hdmp1032/1034芯片組，所以4路音頻復(fù)/解復(fù)接的時(shí)序是囫圇系統(tǒng)的關(guān)鍵。視頻信號(hào)的處理首先，分離對(duì)視頻和音頻信號(hào)舉行量化復(fù)接。兩路視頻經(jīng)過(guò)a/d轉(zhuǎn)換后，采納12位量化后輸出24路數(shù)字信號(hào)，取樣速率為16.384mhz，然后經(jīng)過(guò)2：1的復(fù)接器。復(fù)接的詳細(xì)做法是第一路a/d轉(zhuǎn)換量化后的第一位a0與其次路a/d轉(zhuǎn)換量化后的第一位b0復(fù)接為tx0，第一路a/d轉(zhuǎn)換量化后的其次位a1與其次路a/d轉(zhuǎn)換量化后的其次位b1復(fù)接為tx1，依此類(lèi)推，24路視頻信號(hào)復(fù)接為12路并

5、行數(shù)據(jù)tx0、tx1、tx11進(jìn)入hdmp1032。因?yàn)槊柯沸盘?hào)速率為16.384mbps，故復(fù)接后信號(hào)速率為32.768mbps。在接收端，hdmp1034仍然輸出12路視頻數(shù)字信號(hào)，然后通過(guò)兩個(gè)反相時(shí)鐘分離解出兩路視頻。音頻信號(hào)一次復(fù)接的實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)中音頻信號(hào)的采樣頻率為32khz，量化精度為24位，同時(shí)舉行aes3編碼，轉(zhuǎn)換后的單路音頻碼流速率為4.096mbps。4路音頻txp0、txp1、txp2和txp3經(jīng)adc轉(zhuǎn)換后，通過(guò)4：1數(shù)據(jù)挑選器復(fù)接成1路速率為16.384mbps的串行數(shù)字信號(hào)txa，這個(gè)過(guò)程是通過(guò)主時(shí)鐘的4分頻(f1)和8分頻(f2)兩個(gè)時(shí)鐘的4種組合、利用時(shí)分復(fù)用的原

6、理完成的。作為擴(kuò)展需要， txa與一路外部擴(kuò)展信號(hào)ex用16.384mhz時(shí)鐘舉行2：1的復(fù)接，終于得到速率為32.768mbps的信號(hào)txae。這與視頻信號(hào)的速率相等，保證了輸入hdmp1032芯片的各數(shù)據(jù)流速率全都。在接收端，同樣用音頻一次復(fù)用時(shí)采納的時(shí)鐘f1和f2將4路音頻信號(hào)復(fù)原出來(lái)。高速串/并轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)中視頻/音頻信號(hào)的串行傳輸通過(guò)hdmp1032/4a芯片組完成。hdmp1032/4a芯片組可實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)鏈路的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，在用法中，它可以看成傳送數(shù)據(jù)和控制字的“虛擬帶狀電纜”接口。載入tx放射芯片的并行位可以經(jīng)過(guò)一個(gè)同軸電纜或是光纖鏈路串行信道到達(dá)rx接收芯片，并在rx復(fù)原為最

7、初的并行格式。在放射端，hdmp1032內(nèi)部的鎖相環(huán)(pll)和時(shí)鐘發(fā)生器用來(lái)產(chǎn)生放射芯片工作所需要的所有內(nèi)部時(shí)鐘。通過(guò)所需的并行碼率設(shè)置控制信號(hào)txdiv1/0的挑選，pll鎖住txclk輸入的時(shí)鐘，經(jīng)cimt編碼后擴(kuò)展為20位(16位碼位+4位編碼位)。鎖相完成后，芯片開(kāi)頭接收并行碼率在txdiv1/0設(shè)定范圍內(nèi)的信號(hào)。又按照控制位的狀態(tài)，打算信號(hào)類(lèi)型、舉行編碼復(fù)接、串行輸出。在接收端，高速串行數(shù)據(jù)進(jìn)入rx后，片內(nèi)的時(shí)鐘數(shù)據(jù)復(fù)原(cdr)從輸入數(shù)據(jù)提取時(shí)鐘，復(fù)原出數(shù)據(jù)。cdr電路鎖住refclk的頻率，與抽樣后的輸入信號(hào)相位對(duì)齊。復(fù)原后的數(shù)據(jù)進(jìn)入解復(fù)接電路，時(shí)鐘發(fā)生器按照碼流速率產(chǎn)生內(nèi)部電

8、路所需的全部時(shí)鐘。此時(shí)串行數(shù)據(jù)解復(fù)接為并行數(shù)據(jù)，再進(jìn)入譯碼器譯碼，然后輸出并行碼。信號(hào)經(jīng)一次復(fù)接后，2路視頻和4路音頻復(fù)接為13路并行的數(shù)字信號(hào)，同時(shí)，為了精確復(fù)原音頻信號(hào)，保證接收端和放射端信號(hào)與復(fù)接時(shí)鐘之間的相對(duì)關(guān)系不變，我們將復(fù)接時(shí)用到的時(shí)鐘f1和f2也作為數(shù)據(jù)與信號(hào)并行傳輸，在接收端得到rf1和rf2。這樣，加上2路時(shí)鐘信號(hào)，總共15路數(shù)字信號(hào)進(jìn)入二次復(fù)接芯片hdmp1032a的數(shù)據(jù)位。由hdmp1032a出來(lái)的1路串行數(shù)據(jù)經(jīng)光纖傳輸進(jìn)入hdmp1034a，通過(guò)其內(nèi)部處理，在接收端得到的仍然是15路數(shù)字信號(hào)，即進(jìn)入hdmp1032a的并行信號(hào)。這樣，音視頻信號(hào)的二次復(fù)接和一次解復(fù)接已經(jīng)

9、由hdmp1032/4a芯片組完成。圖3 音頻二次解復(fù)接的電路原理圖音頻二次解復(fù)接的實(shí)現(xiàn)hdmp1034可自動(dòng)產(chǎn)生兩個(gè)互為反相的rxclk0和rxclk1，作為全部輸出信號(hào)的標(biāo)記信號(hào)，全部的復(fù)原信號(hào)的相位均以這兩個(gè)信號(hào)作為參考。這對(duì)于得到用于復(fù)原各路音頻的時(shí)鐘信號(hào)十分重要。圖2所示的是輸出信號(hào)與rxclk0和rxclk1之間的時(shí)序關(guān)系。rx0-15表示hdmp1032/4a芯片組中可作為信號(hào)傳輸?shù)?6位并行數(shù)據(jù)位，它們與rxclk0的下降沿存在td、典型值為2ns的延遲。實(shí)際上，作為芯片時(shí)鐘輸入的txflag經(jīng)過(guò)芯片組后得到的rxflag同樣與各數(shù)據(jù)位相位全都。從串行信號(hào)復(fù)原出的各信號(hào)必需遵循

10、的原則是用復(fù)接時(shí)用到的頻率去復(fù)原出串行流中包含的各信號(hào)。因此，首先用同樣是tx復(fù)原出的16.384mhz的rx16ma將數(shù)據(jù)信號(hào)和外部擴(kuò)展信號(hào)ex分別開(kāi)，得到rxa。為了能精確地復(fù)原rxa，所選用的16.384mhz時(shí)鐘的邊沿應(yīng)當(dāng)盡量逼近rxp0-3數(shù)據(jù)包的中間部分。處理的方法是將rxflag做為數(shù)據(jù)位，rxclk1做為時(shí)鐘，經(jīng)過(guò)一個(gè)d觸發(fā)器，得到16.384mhz的rx16ma，這樣，rx16ma與rxae之間存在約為5ns的延時(shí)。對(duì)于rxp0-3的復(fù)原選用的是兩個(gè)4.096mhz的時(shí)鐘，詳細(xì)的電路3所示。最后用于rxp0-3解復(fù)接的4個(gè)時(shí)鐘信號(hào)分離是drf2及其反信任號(hào)，rf2及其經(jīng)過(guò)與非門(mén)之后的信號(hào)。其中，drf2及其反信任號(hào)分離解出rxp0和rxp2，rf2及其經(jīng)過(guò)與非門(mén)之后的信號(hào)分離解出rxp3和rxp1。由于4路音頻復(fù)接成的串行信號(hào)速率為16.384mbps，因此，對(duì)相鄰兩路音頻信號(hào)解復(fù)接的兩路時(shí)鐘信號(hào)應(yīng)存在一個(gè)周期的延遲，對(duì)應(yīng)到解復(fù)接采納的4.096mhz的時(shí)鐘，即為1/4個(gè)周期的延遲。這樣，首先將4路音頻與1路擴(kuò)展信號(hào)分別，然后舉行