數字網絡視頻監控器中多路轉接邏輯的設計

輸入格式轉換模塊主要是完成四路信號從d1到cif格式的轉換，即從原來的720*576像素的分辨率轉換為352*288像素的分辨率。其轉換過程是把一幀中偶數行的數據全部去掉，每一行中按像素的順序一個隔一個的去掉，最后保留的數據就是原來1/4的數據。這個過程比較簡單，通過設計兩個行列計數器就能實現。其仿真圖如圖5所示。

圖5 d1到cif格式轉換的簡單仿真示意圖

圖5所示為在奇數行時數據一個空一個的有效，在一行讀完后，下一行就都設為無效。

接下來是內部輸入緩沖模塊，此模塊用來控制與SDRAM控制相連接和進行數據緩存控制的模塊。其內部邏輯圖如圖6所示。

圖6 FPGA內部緩沖與內部SDRAM控制器的連接邏輯圖

下面給出對此次設計以后可以擴展和改進的功能。

首先，因為這是四路的多路轉換緩沖，所以直接把它們固定組合起來送至網絡顯示終端。如果需要支持更多路的視頻信號輸入進行多路轉換，例如輸入信號是8路或16路，那么送入網絡的時候就有一個組合的問題，即在顯示器上四幅圖像最終顯示視頻輸入的哪四幅。這在實際情況下也是經常出現的情況，例如在某個建筑物中安裝了8個攝像頭，在白天的情況下可能要監視樓道內的情況，而到晚上可能要監視樓外門口的情況，這就需要在FPGA中進行一個選擇，所以，此時可以在FPGA中加入一個I2C從模塊，通過此模塊可以與處理器通信，在FPGA中設置一些寄存器，通過由I2C送來的不同的寄存器配置指令，就可以實現顯示器上圖像的實時切換。

其次，由于Cyclone系列的產品存儲容量比較有限，如果要增加到16路這樣的規模，輸入輸出緩沖的存儲容量必將不夠，所以此時可以考慮用Cyclone2系列的產品。

另外，如果以后要完成路數比較多的轉接，可以在監控器板上多加幾塊TW2804和VW2010芯片,這樣就需要FPGA的輸入輸出引腳要足夠多,而EP1C6Q240C8這樣的FPGA芯片有240個引腳,足夠擴展需要。

總之，在這樣的轉接邏輯中用到Altera的Cyclone系列低成本的FPGA產品，充分利用了其現有的內部資源，而且價格也是非常的易于接受，是非常理想的選擇。

本次設計項目是作者年初在龍芯產業化研發中心作客座研究生時獨立負責設計并實現的，其中此次視頻監控器的CPU用的是龍芯2號，此轉接邏輯已成功設計完成。