基于FPGA IP核的两路ASI接口设计

基于FPGA IP核的两路ASI接口设计

论文摘要

随着数字电视技术的发展,相继产生了DVB、ATSC以及众多其它的数字广播电视标准。从本质上说这些数字广播电视标准都是建立在MPEG-2传输流(TS,Transport Streams)机制基础之上,不同的标准规定了在不同传输介质上如何实现TS流传输的具体方法。TS数据流传输的数据不仅可以是经过压缩的MPEG-2音视频数据,也可以是其它信息数据。目前TS数据流已经成为我国数字电视领域普遍使用的一种码流格式。随着计算机科学技术与网络技术的迅速发展,利用PC机的强大数据处理与多媒体编辑能力对TS流进行多种灵活的处理,从而使TS流传输的内容更加丰富与安全。因此,设计基于PC平台的TS码流接收与发送器已成为DVB数字广播电视发展的迫切需要。ASI接口是一种TS流传输接口,具有数据传输速率高、准确度高与可靠性好等特点,可用于各种高速点到点传输场合,特别是视频数据传输。目前ASI接口在DVB广播电视系统中已经得到了广泛的应用。现阶段的PC机一般没有专用ASI接口,PC与播出系统无法直接实现数据交换,本课题对PC机与播出系统的数据交换问题进行了深入的研究,设计出了一款高性价比的DVB TS流发送卡,该发送卡采用PCI总线与ASI接口标准,实现了MPEG-2 TS流从PC到播出系统的高速传输。现场可编程门阵列(FPGA)可灵活实现用户定制逻辑,帮助用户快捷方便的实现各种数字接口设计。利用厂商提供的接口核逻辑(IPcore),以及根据不同需求加入设计者自主开发的数字逻辑,可满足实现各种数字电路的需要,与传统设计方法相比,不仅可以缩短开发周期,而且降低了开发成本,提高了电路板的集成度和系统的整体性能。本文设计的DVB TS流发送卡基于Altera公司的PCI IPcore与商业级的ASI IPcore,通过仔细研究两者之间的接口关系,利用VHDL语言自主设计了两IPcore间的粘合逻辑,并在自己设计完成的硬件板卡上进行了验证,结果表明此设计不仅节省了成本,而且更紧凑、高效的满足了系统要求。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 引言
  • 1.1 课题背景
  • 1.2 课题研究的意义
  • 1.3 论文的主要工作和组织结构
  • 1.4 本章小结
  • 第二章 接口总线的选择与实现
  • 2.1 TS 流的定义与特点
  • 2.2 接口总线的选择
  • 2.3 PCI 总线的系统结构
  • 2.4 PCI 总线的特点
  • 2.5 PCI 总线信号线定义
  • 2.6 PCI 总线命令及命令编码
  • 2.7 PCI 总线协议
  • 2.7.1 PCI 总线的传输控制
  • 2.7.2 PCI 编址
  • 2.8 配置空间
  • 2.9 功耗
  • 2.10 PCI 总线的实现方法
  • 2.11 本章小节
  • 第三章 ASI 接口总线的选择与实现
  • 3.1 ASI 标准概述
  • 3.2 ASI 编解码
  • 3.3 ASI 总线的实现方法
  • 3.4 本章小节
  • 第四章 板卡的软硬件设计
  • 4.1 板卡结构
  • 4.2 接口模块软硬件实现
  • 4.2.1 PCI IP 核模块
  • 4.2.2 本地解码模块
  • 4.2.3 FIFO 模块
  • 4.2.4 PLL 模块
  • 4.2.5 ASI 模块
  • 4.2.6 输出模块
  • 4.2.7 电源模块
  • 4.2.8 电平转换电路模块
  • 4.2.9 FPGA 配置模块
  • 4.3 电路板的设计
  • 4.4 本章小节
  • 第五章 板卡的驱动程序设计及硬件调试
  • 5.1 WDM 简介
  • 5.1.1 WDM 驱动程序的特点
  • 5.1.2 WDM 驱动程序模型
  • 5.2 驱动程序开发
  • 5.3 硬件调试
  • 5.4 本章小结
  • 第六章 总结与展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 个人简历及研究成果
  • 附录:板卡实物图
  • 相关论文文献

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