【摘要】：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(shí)、實(shí)時(shí)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(jì)、芯片選型以及電路設(shè)計(jì)、FPGA邏輯設(shè)計(jì)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(jì)是本文的重點(diǎn)與難點(diǎn)之一。在設(shè)計(jì)GTP收發(fā)器時(shí),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(jì)要求等。其次,設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)和時(shí)鐘電路。再次,介紹了FPGA邏輯設(shè)計(jì)工程,包括HD-SDI視頻輸入模塊、時(shí)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(gè)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試的過程,包括整個(gè)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)果表明,各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)基本滿足了設(shè)計(jì)預(yù)期目標(biāo)。
【圖文】：

圖 2.3 GTP 收發(fā)器環(huán)回模式2.3.2 發(fā)送器每個(gè) GTP 收發(fā)器包含一個(gè)獨(dú)立的發(fā)送器，發(fā)送器由物理編碼子層 PCS 和物理媒介適配層 PMA 構(gòu)成。發(fā)送器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 2.4 所示。并行數(shù)據(jù)從 FPGA 流向發(fā)送器端口，然后經(jīng)過 PCS 層和 PMA 層，，最終輸出高速串行信號。發(fā)送器的重要部件包含 8B/10B 編碼器、發(fā)送緩沖器、發(fā)送模式生成器、極性控制以及帶外信令等。

圖 2.3 GTP 收發(fā)器環(huán)回模式2.3.2 發(fā)送器每個(gè) GTP 收發(fā)器包含一個(gè)獨(dú)立的發(fā)送器，發(fā)送器由物理編碼子層 PCS 和物理媒介適配層 PMA 構(gòu)成。發(fā)送器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖 2.4 所示。并行數(shù)據(jù)從 FPGA 流向發(fā)送器端口，然后經(jīng)過 PCS 層和 PMA 層，最終輸出高速串行信號。發(fā)送器的重要部件包含 8B/10B 編碼器、發(fā)送緩沖器、發(fā)送模式生成器、極性控制以及帶外信令等。
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P715.5

【二級參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2569940