參考設(shè)計(jì)模塊功能描述

　　讓我們以其中的一顆FPGA為例，描述參考設(shè)計(jì)中的系統(tǒng)功能模塊以及處理細(xì)節(jié)。由圖示（四通道 HD-SDI DVR 架構(gòu)）我們可知，系統(tǒng)中在需要進(jìn)行幀數(shù)據(jù)處理的時(shí)候外掛一顆DDR3顆粒。同時(shí)其中I2C接口完成模式配置、切換功能。

　　VDIN模塊是HD-SDI視頻輸入處理分析模塊，采用Lattice自主知識(shí)產(chǎn)權(quán) 三速率SDI IP核接收模塊完成HD-SDI數(shù)據(jù)解析，并輸送給后續(xù)FRM_BUF幀緩存模塊申請(qǐng)視頻幀數(shù)據(jù)緩存。這里要說明的是輸入的每一路視頻數(shù)據(jù)為了便于邏輯處理，在緩存中開辟了兩個(gè)空間進(jìn)行視頻幀數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，分別對(duì)應(yīng)于實(shí)時(shí)輸出通道和錄像通道。即對(duì)應(yīng)于八個(gè)FRM_BUF模塊。

　　Arbiter模塊完成八路幀緩存數(shù)據(jù)的寫入、讀取的多端口仲裁。同時(shí)與DDR3控制器進(jìn)行信號(hào)握手工作。這里我們采用的是智能控制讀寫策略與DDR3 IP核配合，以達(dá)到最高效率，使得DDR3運(yùn)行于較低主頻同時(shí)能夠滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求。

　　DDR3 IPCORE核模塊是采用Lattice自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)DDR3控制器。這是一個(gè)全功能的DDR3存儲(chǔ)器控制器IP核，接口至符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的DDR3元件和DIMM（DualInlineMemoryModules）。DDR3 IP核支持8bit到72bit DQ數(shù)據(jù)位寬，最大支持到58Gbps帶寬。當(dāng)然這里我們僅采用了16bit數(shù)據(jù)（DQ）位寬的DDR3顆粒且主頻運(yùn)行在300Mhz。

　　FRM_GEN模塊是BT1120成幀模塊。該模塊從FRM_BUF中申請(qǐng)讀取視頻幀數(shù)據(jù)，按照BT1120協(xié)議格式構(gòu)造幀數(shù)據(jù)并發(fā)送給Hi3531。當(dāng)然為了區(qū)分四路數(shù)據(jù)中的不同通道數(shù)據(jù)，成幀模塊中對(duì)輸出數(shù)據(jù)添加了特征字以便Hi3531識(shí)別處理。

　　I2C模塊，工作于從模式。用于完成寄存器配置、模式控制。

四通道HD-SDI DVR 架構(gòu)

　　參考設(shè)計(jì)要點(diǎn)

　　HD-SDI、DDR3的硬件設(shè)計(jì)是該系統(tǒng)的一個(gè)挑戰(zhàn)。Lattice提供了完備的原理圖以及PCB設(shè)計(jì)指導(dǎo)。嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)指導(dǎo)會(huì)獲得良好的PCB信號(hào)質(zhì)量，順利推進(jìn)產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)度。客戶可以從Lattice當(dāng)?shù)丶夹g(shù)支持獲取必要的技術(shù)協(xié)助。

　　視頻縮放處理。這里的實(shí)時(shí)處理通道，當(dāng)需要輸出四拼接畫面時(shí)，需要進(jìn)行縮小處理。這里采用了適當(dāng)?shù)目s小策略，在不浪費(fèi)過多邏輯資源的情況下，保持了畫面高清晰度。

　　DDR3的效率是本參考設(shè)計(jì)的另外一個(gè)挑戰(zhàn)。如果在有限的DDR3帶寬資源下，最大限度的滿足設(shè)計(jì)需求，這是本參考設(shè)計(jì)所認(rèn)真考慮的。比方說根據(jù)不同的視頻流提供相應(yīng)的訪問權(quán)重，比方說充分利用DDR3物理特性的智能bank管理以及高效率刷新機(jī)制，這些優(yōu)化都大大提高了DDR3的訪問效率。參考設(shè)計(jì)無論是從系統(tǒng)模塊搭建，仲裁策略設(shè)計(jì)還是DDR3 IP核智能管理等方面都提供了良好的范例。

　　結(jié)論

　　隨著經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，人民生活水平不斷提高，尋常百姓的安全意識(shí)也在不斷增強(qiáng)，安全視頻監(jiān)控逐漸由政府機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位迅速滲透到消費(fèi)類領(lǐng)域。LatticeECP3 針對(duì)安防等視頻處理領(lǐng)域不斷加大投入。為客戶提供更多的低成本、高穩(wěn)定性接口、參考設(shè)計(jì)、IP核以及設(shè)計(jì)方案，協(xié)助客戶更快地將產(chǎn)品推向市場。

　　本文選自電子發(fā)燒友網(wǎng)6月《智能工業(yè)特刊》Change The World欄目，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。