基于FPGA的视频光端机的设计[原创]

本文关键字：视频光端机  FPGA

    由于视频光端机具有传输信号质量高，没有模拟调频、调相、调幅光端机多路信号同传时交调干扰严重、容易受环境干扰影响、传输质量低劣、长期工作稳定性差的缺点，因此许多大型重点工程已普遍采用数字光端机。

   系统框架与工作原理

   整个系统由核心控制模块FPGA、音频采样编解码模块、视频光端机分离模块、视频光端机放大模块、视频光端机A/D和D/A转换模块、并串/串并转换模块、光纤调制收发模块、电源控制模块和485数据传输模块。


   系统的工作原理为：光端机系统分为两部分，分别为：发射机和接收机。在发射端，来自监视器或其他视频光端机源的视频光端机信号首先经过发射板上的视频光端机滤波网络去除噪声干扰信号，然后对该视频光端机信号进行视频光端机分离和视频光端机放大。视频光端机分离模块得到视频光端机信号的行、场同步信号以及奇偶场信号、视频光端机钳位等重要的视频光端机信息。接下来，对放大后的视频光端机信号进行A/D转换，得到的数字化的视频光端机信号送入系统主控核心FPGA中。

     与此同时，如果系统检测到了有音频信号的存在，则对其进行音频滤波、音频数字化采样以及音频PCM编码。经过PCM编码后的音频信号，送入系统主控核心FPGA中。反向数据传输主要是485信号，该信号也送入到FPGA。这样，系统主控核心FPGA对来自不同模块的视频光端机、音频、数据等信号整合，时分复用地将各个信号编码成8位并行信号流送入到并串转换模块。信号流经过并串转换后变成高速的LVDS信号驱动光纤收发模块以波分复用的方式完成了电/光变化和光发射。在光端机的接收端，经过以上的逆过程，完成对原始信号的恢复。

   系统硬件组成
视频光端机分离模块

   视频光端机信号中除了包含图像信号之外，还包括了行同步信号、行消隐信号、场同步信号、场消隐信号以及槽脉冲信号、前均衡脉冲、后均衡脉冲等，因此,若要对视频光端机信号进行采集，就必须准确地把握各种信号间的逻辑关系。LM1881就是针对视频光端机信号的同步分离而生产的，它为视频光端机信号的处理提供了极大的方便。此处电路设计如图2所示。

   LM1881可以从0.5～2V的标准负极性NTSC制、PAL制、SECAM制视频光端机信号中提取复合同步场同步、奇偶场识别等信号，这些信号都是图像数字采集所需要的同步信号，有了它们，便可确定采集点在哪一场，哪一行。LM1881也能对非标准的视频光端机信号进行同步分离，通过固定的时间延迟产生默认的输出作为场同步输出。

视频光端机系统，实现了各个监控点和总监控室的信号远程传输。各监控点的摄像头传回视频光端机信号，总监控室通过485数据接口线对各个摄像头进行远程控制。


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