FC tabanlı video aktarım gösteri modülünün tasarımı ve uygulaması
Yang Haibo 1, 2, Xu Wenlong 3, Xu Heng 3, Chen Jia 1, 2
(1. Xi'an Havacılık Hesaplama Teknolojisi Enstitüsü, AVIC, Xi'an, Shaanxi 710068; 2. Entegre Devre ve Mikrosistem Tasarımı için Havacılık Teknolojisinin Anahtar Laboratuvarı, Xi'an, Shaanxi 710068; 3. Xi'an Xiangteng Microelectronics Technology Co., Ltd., Xi'an, Shaanxi 710068)
Fiber Kanal Ses ve Video Protokolü (FC-AV), Fiber Kanal FC ağındaki video bilgilerinin iletim yöntemini tanımlar, video aygıtları arasındaki ara bağlantı için bir arabirim standardı sağlar ve aviyonik sistemdeki video bilgi iletim teknolojisini temsil eder. gelişme eğilimi. FC-AV video aktarım gösteri modülü, FC-AV protokolüne dayalı bir video aktarım gösteri sistemi oluşturmak için kullanılır ve tüm aktarım gösteri sisteminin çekirdeği ve temelidir. FC-AV aktarım gösteri sisteminin yapımı ve analizi yoluyla, çekirdek tanıtıldığında çok çözünürlüklü video giriş bilgisi toplama, konteyner sistemi organizasyonu, FC veri çerçevesi kapsülleme iletimi ve çok çözünürlüklü video bilgisi çıktısı içeren bir aktarım gösteri modülü. Görüntü bilgisinin fiber kanala dayalı olarak iletilmesi yöntemi doğrulanır ve FC-AV protokolüne dayalı video iletim sisteminin yapımı için referans temeli ve çözüm sağlar.
FC-AV; konteyner sistemi; video iletim sistemi
Fiber Kanal, düşük gecikme süresine ve yüksek bant genişliğine sahip bir sistem ara bağlantı çözümü sağlayabilir. Gigabit'e kadar olan bant genişliği, yüksek kapasiteli ses ve video verilerinin iletimi için destek sağlar. FC-AV, FC'nin bir alt kümesidir. Konteynır sistemi aracılığıyla dijital ses ve videodan FC çerçeve biçimine eşleme kurallarını belirtir ve FC ağ video ekipmanı arasındaki ara bağlantı için havacılık ve askeri uygulamaların ihtiyaçlarını karşılayabilecek bir arayüz standardı sağlar. Sistemdeki yüksek hızlı, gerçek zamanlı ve kritik öneme sahip dijital ses ve video iletimi ihtiyacı, gelecekteki aviyonik sistemlerdeki yüksek hızlı video bilgi aktarım teknolojisinin gelişme eğilimidir. Makalede tasarlanan FC-AV protokolüne dayanan video aktarım gösteri modülü, FC video aktarım gösteri sisteminin yapımı ve fiber kanal üzerinde görüntü bilgilerinin aktarılması yönteminin doğrulanması için kullanılabilir, FC-AV protokolüne dayalı bir video aktarım sisteminin yapımı için bir referans ve temel sağlar. çözüm. Aynı zamanda, video bilgi girişi, konteyner sistemi organizasyonu, FC veri çerçevesi paketleme ve iletimi ve video bilgisi çıkışı dahil olmak üzere modülün temel işlevlerinin tümü, düşük güç tüketimi, iyi ölçeklenebilirlik ve yükseltilebilirliğe sahip programlanabilir yüksek performanslı bir FPGA'ya dayanmaktadır. FC ağ teknolojisinin sürekli gelişimine uyum sağlayabilen güçlü ve diğer özellikler.
1 FC tabanlı video aktarım protokolü
FC-AV, Fiber Kanalın FC-4 katmanındaki üst düzey bir uygulama protokolüdür. Fiber Kanal anahtarlama, sıralama ve çerçeve organizasyonu kullanarak ses, video, yardımcı veri ve kontrol akışını iletmek için standart bir yöntem tanımlar. Video ekipmanı arasında kullanılır Ara bağlantı, bir arayüz standardı sağlar ve FC-AV, AV akışlarını iletmek için Fiber Kanal dizisini ve alışverişini kullanan bir protokol tanımlar. Şekil 1, FC-AV katmanlı modeli göstermektedir FC-AV protokolü esas olarak şekildeki gölgeli kısımlara odaklanmaktadır.
1.1 İletim protokolü
1.1.1 SCMA aktarım protokolü
Basit içerik taşıma mimarisi SCMA, video programlarının oynanması, düzenlenmesi ve post prodüksiyonu amacıyla tasarlanmış iki site arasındaki içerik hareketi yöntemidir.Bir içerik hareket katmanı ve bir içerik iletim katmanından oluşur.
İçerik mobilite katmanı, temelde yatan iletim dikkate alınmadığında istemci ile sunucu arasındaki iletişim için basit bir tam çift yönlü akış protokolünü belirtir.
İçerik taşıma katmanı, içerik hareket katmanını iletim için bir veya daha fazla taşıma katmanı protokolüne eşler. SCMA, video bilgisi aktarımı için SCSI-3 FCP protokol eşlemesini kullanır. Basit akış protokolü iki işlem sağlar: kayıttan yürütme modu ve kayıt modu. Basit akış protokolü aşağıdaki işlemleri içerir: (1) akış oluşturma; (2) akış imha; (3) akış işlemi oynatma, kaydetme, durdurma, duraklatma ve devam ettirme; (4) işlem bildirimi; (5) içerik hareketi; (6) Basit akış veri formatı.
1.1.2 FCHP aktarım protokolü
FHCP, düşük maliyetli bir iletim protokolüdür. FCHP, düşük gecikmeli ve verimli veri iletimi sağlamak için doğrudan FC-2 katmanlı iletim hizmetini kullanır. Video işlemlerini başlatma, durdurma, gösterme, duraklatma ve devam ettirmeyi destekler. Noktadan noktaya ve tahkim döngüleri için kullanılabilir. Anahtarlama ağı ve anahtarlama ağı gibi topolojik yapılar çeşitli hizmetleri destekler.Aviyonik sistemlerde video verilerinin iletimi ve görüntülenmesi için uygundur.
1.2 Konteyner sistemi
FC-AV konteyner sistemi, FC-AV'deki en temel konsepttir ve video veri akışında bir konteyner olarak iletilmesi gereken her video bilgisi çerçevesini tanımlar. Konteyner sistemi şunları şart koşar: bir video akışı bir dizi konteynerden oluşur, her konteyner bir konteyner başlığı ve birden fazla nesne içerir, nesneler yardımcı veri, ses, video olarak bölünür. Bir konteyner aynı zamanda bir FC sekansını da oluşturur Konteyner başlığı, obje tipini ve objedeki verinin spesifik pozisyonunu içerir. Kabın bileşimi Şekil 2'de gösterilmektedir.
FC dizisi bir FC çerçeveleri grubudur ve her FC çerçevesi bir veri alanı içerir. Tüm veri yüklemeleri bir konteyner oluşturur. Konteyner sistemi, video, ses ve yardımcı verileri aktarım için ayrı büyük veri setlerine böler.Bu yöntem en ideal iletim sistemidir. Konteyner sistemi ile FC çerçevesi arasındaki eşleştirme ilişkisi Şekil 3'te gösterilmektedir.
2 FC video aktarım demo modülü işlevi
Aviyonik sistemde, video verilerinin FC-AV protokolünü kullanarak anahtar aracılığıyla iletilebilmesi gerekir.Video alıcısı, verileri aldıktan sonra verileri gerçek zamanlı olarak görüntüleyecek olan bir monitör grubudur.
Geleneksel FPGA kart tabanlı FC ağ video aktarım gösterim sistemi çok fazla kaynak gerektirir ve yapım süreci karmaşıktır, hataya açıktır ancak sorun giderilmesi kolay değildir, bu da öğretim ve deneylerde çok fazla rahatsızlık getirir. Kendi geliştirdiği çipi temel alan FC video aktarım gösteri modülü, küçük boyut, düşük enerji tüketimi ve uygun çevre yapısı avantajlarına sahiptir. İki şemanın karşılaştırması Tablo 1'de gösterilmektedir.
FC protokolünün ve aviyonik sistemin video aktarım ağı gereksinimlerinin derinlemesine anlaşılmasına dayalı olarak tasarlanan FC video aktarım gösteri modülü, DVI video giriş ve çıkış kontrolünü, FC-AV veri çerçevesinin alma ve gönderme kontrolünü ve video alma ve gönderme arabelleğine alma işlemini gerçekleştirir. Depolama entegrasyonu işlevi. Bir veya iki optik fiber çift artıklık iletimini destekleyin, video kaynağı bilgilerinin girişinden ve alımından FC video iletimini, konteyner sisteminin organizasyonuna arabellek depolamasını, FC çerçevelerinin kapsülleme ve iletim kontrolünü ve ayrıca FC çerçeve alım kontrolü ve video çıkışını tamamlayın Sistem anahtarı teknolojisi. Spesifik fonksiyonel yapı şeması Şekil 4'te gösterilmektedir.
Bunların arasında DVI giriş arayüzü 3 giriş modunu ve 5 çözünürlüğü destekleyebilir. Giriş modları şunlardır:
(1) Doğrudan video girişi: DVI kablosu aracılığıyla video giriş bağlantı noktasına doğrudan bağlanmak için bağımsız bir video kaynağı kullanın;
(2) Geri besleme giriş videosu: VGA ve DVI çıkış bağlantı noktalarına sahip bir bilgisayar ve bağımsız bir grafik kartı gereklidir. DVI geri besleme kablosunu kullanın. Geri besleme kablosunun 3 bağlantı noktası vardır.Bir bağlantı noktası, DVI kablosu aracılığıyla bilgisayarın bağımsız grafik kartının DVI çıkışına bağlanır, 2 bağlantı noktası bilgisayar monitörünün DVI giriş arayüzüne bağlanır ve 3 bağlantı noktası DVI kablosu aracılığıyla video giriş arayüzüne bağlanır.
(3) Bölünmüş kaynak video girişi: bir DVIx bağlantı noktası ayırıcı gereklidir, DVIx bağlantı noktası ayırıcının video kaynağını (bilgisayar) ve giriş arayüzünü (DVI IN) bir DVI kablosuyla bağlayın ve ardından ürünün video giriş bağlantı noktasını ve DVIx'i bir DVI kablosu aracılığıyla bağlayın Bağlantı noktası ayırıcının çıkış arayüzü (DVI OUT).
Giriş çözünürlüğü 800 * 600 @ 60Hz, 1024 * 768 @ 60Hz olarak ayarlanabilir,
1280 * 1024 @ 60Hz, 1400 * 1050 @ 60Hz, 1600 * 1200 @ 60Hz 5 çeşit video çözünürlüğü, video formatı VESA standardına uygundur. FC arayüz iletiminden sonra video verilerini alırken bant genişliği sınırlamaları nedeniyle, büyük çözünürlüklü video formatı 30Hz'dir, yani 1280 * 1024 @ 30Hz, 1400 * 1050 @ 30Hz, 1600 *
1200 @ 30Hz.
Giriş video verileri yukarıdaki 5 çözünürlüğü karşıladığında, video verileri modüle DVI giriş arayüzünden girer ve arabelleğe alınabilir ve video çerçevesi iletim arabelleğinde depolanabilir ve ardından konteyner sistemini düzenlemek için FC-AV iletim kontrolüne ve FC-IP'ye girip son olarak geçebilir Fotoelektrik dönüşüm, optik fiber tarafından gönderilen bir optik sinyale dönüştürülür. Giriş video çözünürlüğü yukarıdaki 5 çözünürlüğü karşılamazsa, kapsayıcı sistemi düzenlenirken atılır.
FC-AV çerçevesi optik fiber aracılığıyla geri iletildiğinde, video çerçevesi, video çerçevesi alma arabelleğine girmek için FC-AV alma kontrolü ve FC-IP aracılığıyla ayrıştırılır ve ardından video çıkış kontrolü ve DVI arabirimi çıkış görüntüleme cihazı ekranı. Bunlar arasında, FC-AV gönderme ve alma kontrolü, yazılım ve mantık işbirliği ile tamamlanır.Kontrol yazılımı harici Flash'ta sağlamlaştırılır ve güç açıldıktan sonra otomatik olarak çalışır.
3 FC video aktarım gösteri modülü donanım platformu
FC video aktarım gösterim modülünün temel işlevi, temel olarak programlanabilir bir FPGA'ya dayanır ve çevre birimi, DDR video arabellek modülü, optik fiber veri alıcı-verici modülü, DVI giriş / çıkış arabirimi ve JTAG programlama arabirimini içerir. Spesifik yapı, Şekil 5'te gösterilmektedir.
Bunların arasında, DVI video giriş ve çıkış modülü, video formatı verilerinin alımını ve iletimini, genellikle iletim modülüne video girişi için harici bir video kaynağı yoluyla veya video verilerini nihai görüntüleme cihazına göndermek için modül aracılığıyla tamamlar. DDR video arabellek modülü, alınan ve gönderilen video verilerini arabelleğe almak ve saklamak için kullanılır. Optik fiber veri alıcı-verici modülü, paketlenmiş FC verilerini göndermek ve almak için bir veya iki optik fiber iletim arabirimi sağlar. Programlanabilir FPGA, demo modülünün çekirdeğidir. Gömülü FC-AV işleme mantığı, konteyner sisteminin organizasyonu, FC çerçevelerinin paketlenmesi ve gönderilmesi gibi işlevleri içerir ve gelecekteki işlev genişletmelerini ve mantık yükseltmelerini kolaylaştırmak için harici bir JTAG programlama arabirimi sağlar .
4 FC video aktarım gösteri modülü yazılım tasarımı
FC video aktarım gösteri modülünün yazılım işlevi, esas olarak ilk yapılandırma işlevini tamamlar ve FC bağlantı durumunun işlenmesini kesintiye uğratır. İlk yapılandırma, FC-AV aktarım video çözünürlüğünün, aktarım kaynak adresinin ve aktarım hedef adres ayarlarının ve FC-MAC'nin ilk yapılandırmasının seçimini tamamlar; kesme işlevi süreci, kesinti kancası, kesinti raporu ve kesinti işlemidir. Kesinti ve bağlantı, bağlantının normal durumunu ve video çözünürlüğünün otomatik olarak eşleşmesini sağlayan bağlantı yukarı ve aşağı kesintisini ve video çözünürlüğünde uyumsuzluk kesintisini içerir.
İletim tanıtım modülünün tüm yazılımı bir Flash içinde sağlamlaştırılır ve ekipmanın normal çalışmasını sağlamak için güç açıldıktan sonra otomatik olarak çalışır. İş akışı Şekil 6'da gösterilmektedir.
5. Sonuç
Aviyonik sistemlerde yüksek hızlı video bilgisi iletimi talebi artmaya devam ederken, FC-AV protokolüne dayalı bir video iletim sistemi bunun için bir çözüm sağlar. FC-AV video aktarım gösteri modülü, FC protokolünün ve aviyonik sistemdeki video aktarım ağı gereksinimlerinin derinlemesine anlaşılmasına dayalı olarak tasarlanmıştır.Giriş bilgilerinin toplanmasını, konteyner sisteminin organizasyonunu, FC veri çerçevelerinin kapsüllenmesini ve iletimini ve çoklu çözünürlüğü gerçekleştirir Video bilgisi giriş ve çıkış işlevleri. Fiber kanala dayalı video bilgisinin iletilmesi yöntemi doğrulanır, video bilgilerinin uzun mesafeli iletimi sorunu çözülür, video bilgilerinin fiber kanal iletiminin aviyonik uygulaması için temel atılır ve FC-AV video iletim sistemi için referans temeli sağlanır.
Referanslar
Fiber Kanal: Çerçeveleme ve Sinyalleme. New York: Amerikan Ulusal Standartlar Enstitüsü, 2003.
Fiber Kanal: Ses Videosu (FC-AV). : T11Teknik Komite, 2001.
Wang Hongchun. FC'ye dayalı aviyonik dijital video aktarım teknolojisi üzerine araştırma. Bilgisayar Teknolojisi ve Geliştirme, 2010, 20 (5): 250-253.
Liu Xin, Lu Wenjuan. Aviyonik ortamda fiber kanalın uygulaması ve anahtar teknolojisi üzerine araştırma. Optik İletişim Teknolojisi, 2006 (6): 55-58.
Zhang Wanfang, Liu Jinling Video görüntüleme alanında DVI uygulaması Bilgisayar bilgisi ve teknolojisi, 2009 (5): 1217-1218.
AET üyeleri için yıl sonu avantajları!
