視頻處理器主要完成的功能是視頻分割，視頻流控制，畫(huà)中畫(huà)，白平衡等常用的視頻處理技術(shù)。如圖3所示，視頻處理器配有兩路HDMI輸入接口和四路HDMI輸出接口，采用基于ARM+FPGA的系統(tǒng)架構(gòu)，配合DDR166SDRAM，并提供OLED和用戶接口，實(shí)現(xiàn)良好的人機(jī)互動(dòng)能力，方便用戶使用。視頻處理器接收2路HDMI信號(hào)，根據(jù)用戶需要，將其融合成為一路HDMI視頻流，并分割為4路XGA格式輸出。

內(nèi)存的數(shù)據(jù)吞吐速度是本設(shè)計(jì)中的一個(gè)重點(diǎn)，如果內(nèi)存速度不夠，將會(huì)導(dǎo)致丟幀，反映到大屏幕上就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的抖動(dòng)，甚至無(wú)法顯示等問(wèn)題。對(duì)于任意分辨率的視頻信號(hào)，其總帶寬由公式(1)計(jì)算得出。

公式（1）中，P為視頻總像素?cái)?shù)量，B為每個(gè)像素的色彩深度，R為刷新周期。由公式（1）可以得出1080p@60Hz的視頻信號(hào)的總帶寬為：

1,920x1,01 8x30bit=3.8Gbps

DDR166 SDRAM核心工作頻率僅為166Mhz，但由于DDR采用2BIT預(yù)讀取技術(shù)，每個(gè)時(shí)鐘周期處理2bit數(shù)據(jù)，而傳統(tǒng)的SDRAM每周期只處理1bit數(shù)據(jù)。因此DDRSDRAM比傳統(tǒng)的SDRAM的速度快了將近一倍，其每個(gè)I/O數(shù)據(jù)吞吐速率可達(dá)300Mhz。

根據(jù)DDRSDRAM的工作原理，可以得到計(jì)算DDRSDRAM帶寬的公式（2）：

公式（2）中，B為DDRSDRAM的數(shù)據(jù)位寬，為核心工作頻率，由公式（2）可計(jì)算求出主頻率166Mhz位寬30bit的內(nèi)存的總帶寬為9.9Gbps。但由于動(dòng)態(tài)內(nèi)存存在刷新和指令操作，實(shí)際帶寬不可能達(dá)到這個(gè)數(shù)值。

對(duì)于乒乓操作而言,輸入總帶寬和輸出總帶寬必須滿足下列關(guān)系：

如果和不滿足公式（3）的不等式關(guān)系，那么，在實(shí)時(shí)處理中將會(huì)丟失數(shù)據(jù)包，從而造成大屏幕抖動(dòng)或不能正常顯示。

在本設(shè)計(jì)中，由于接入2路HDMI輸入，所以輸入總帶寬為一路的2倍，即7.6 Gbps，顯然，7.6 Gbps的兩倍要遠(yuǎn)大于9.9Gbps，因此DDRSDRAM必須擴(kuò)展其位寬到60bit，從而增加其數(shù)據(jù)吞吐速率。

高清晰LED顯示控制模型設(shè)計(jì)分析

圖4. 乒乓操作

系統(tǒng)輸入端數(shù)據(jù)處理如圖4所示，兩路HDMI輸入采用乒乓操作，共需要4塊512x30bit的RAM。每塊RAM對(duì)于DDR SDRAM為256x60bit。1次向DDR SDRAM中寫(xiě)入512個(gè)像素的數(shù)據(jù)，可以提高內(nèi)存的使用效率。

HDMIPORT持續(xù)的向RAM中寫(xiě)入數(shù)據(jù)，每當(dāng)寫(xiě)滿一塊RAM后，發(fā)送ACK信號(hào)給DDR CTRL模塊，該模塊根據(jù)接收到的ACK信號(hào)，自動(dòng)將RAM中的數(shù)據(jù)分配給DDR SDRAM中的相應(yīng)區(qū)域，如果兩個(gè)端口都沒(méi)寫(xiě)完，則將DDR SDRAM中的數(shù)據(jù)讀出，分配給后端的HDMI發(fā)送口。從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)視頻處理的功能。

3.2顯示的層次結(jié)構(gòu)

發(fā)送卡的系統(tǒng)模型如圖5所示，采用FPGA作為系統(tǒng)的處理核心，配合SDRAM 166處理1024*768*60hz的視頻信號(hào)，并加入千兆以太網(wǎng)模塊，USB轉(zhuǎn)SPI總線模塊，在為大屏幕傳輸視頻信號(hào)的同時(shí)，還可以接收上位PC機(jī)的矯正系數(shù)和控制信息，并將其發(fā)送給大屏幕，同時(shí)，全雙

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