一種基于FPGA的立體視頻轉換系統研究設計

　　1.2 硬件系統設計

　　系統的硬件框圖如圖2所示。該系統采用DVI作為視頻輸入輸出接口。DVI作為一種全數字的接口標準，已經成為液晶顯示器必備的一種接口。與VGA相比，它的優點在于采用數字信號傳輸，沒有A/D、D/A二次轉換帶來的信號損失。其中輸入輸出分別采用TI公司的TFP401和TFP410芯片，該芯片支持最高165 MHz的像素時鐘，即對應1600×1200@60 Hz的分辨率。FPGA芯片采用Xilinx公司的Spartan3E系列的XC3S1600E，該芯片具有較為豐富的資源，并且成本較低。為了滿足視頻數據存儲的需要，該系統還配備了一組位寬為32 bit、容量為64 MB的DDR SDRAM存儲芯片。當系統工作在2D模式時，FPGA采集由DVI輸入的視頻數據，經SDRAM緩存后發送給DVI輸出芯片；當系統工作在3D模式時，FPGA先對讀入的數據實時進行格式轉換后再寫入SDRAM，然后從SDRAM讀出轉換好的數據發送給DVI輸出芯片，立體顯示器接收到的即是對應的立體格式的數據。該設計利用DVI輸入輸出時序上的特點，分時利用一組SDRAM實現了類似“乒乓操作”的幀緩存功能，充分利用了系統資源。

　　2 FPGA邏輯設計

　　系統設計的主要任務是完成FPGA對各個模塊的控制，包括DVI數據的輸入輸出、SDRAM的讀寫控制、數據的緩存以及各模塊之間的協調等。其中，數據的緩存是整個系統設計的關鍵。FPGA內部的模塊劃分如圖3所示，虛線左邊的模塊采用視頻的像素時鐘作為工作時鐘，頻率取決于分辨率；右邊的模塊采用系統自身生成的時鐘作為工作時鐘，頻率最高為166 MHz。