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基于CPLD的異步ASI/SDI信號(hào)電復(fù)接光傳輸設(shè)備的設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2010-01-08 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
引言

近年來(lái),隨著計(jì)算機(jī)、數(shù)字網(wǎng)絡(luò)和電視技術(shù)的飛速發(fā)展,人們對(duì)高質(zhì)量電視圖像的需求不斷提高,我國(guó)廣播電視事業(yè)日新月異、迅猛發(fā)展。四年前開(kāi)通的數(shù)字電視衛(wèi)星廣播,目前已形成相當(dāng)規(guī)模。數(shù)字?jǐn)z錄、數(shù)字特技、非線性編輯系統(tǒng)、虛擬演播室、數(shù)字轉(zhuǎn)播車、網(wǎng)絡(luò)硬盤(pán)陣列以及機(jī)械手?jǐn)?shù)字播放系統(tǒng)等設(shè)備,已陸續(xù)進(jìn)入中央電視臺(tái)和各省市級(jí)電視臺(tái)。標(biāo)準(zhǔn)高清晰度數(shù)字電視SDTV/HDTV已列為國(guó)家重大科研產(chǎn)業(yè)工程項(xiàng)目,試驗(yàn)播出已在中央廣播電視塔上進(jìn)行。目前,我國(guó)數(shù)字電視節(jié)目制作和數(shù)字電視地面廣播已在緊鑼密鼓地推進(jìn),而“十一五”將是我國(guó)數(shù)字電視整體平移的準(zhǔn)備期,是廣播電視系統(tǒng)從模擬向數(shù)字化過(guò)渡的重要階段。

本設(shè)計(jì)正是為應(yīng)對(duì)這一趨勢(shì),并為滿足市場(chǎng)對(duì)于多路/數(shù)字視頻信號(hào)光傳輸設(shè)備的巨大需求而設(shè)計(jì)的。它是通過(guò)時(shí)分復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)在一根光纖中同時(shí)傳輸兩路/數(shù)字視頻信號(hào)的光傳輸設(shè)備,該項(xiàng)設(shè)計(jì)可為今后開(kāi)發(fā)更多路更高速的異步數(shù)字信號(hào)光傳輸設(shè)備打好基礎(chǔ)。

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案

/信號(hào)光傳輸設(shè)備的工作原理見(jiàn)圖1。


圖1 系統(tǒng)原理圖

由圖1可知,ASI/SDI串行信號(hào)通過(guò)均衡電路后得到整形,轉(zhuǎn)變成為一組差分信號(hào);再經(jīng)過(guò)時(shí)鐘恢復(fù)電路將信號(hào)中的時(shí)鐘提取出來(lái),以便在接下來(lái)的解碼和同步信號(hào)時(shí)使用;再通過(guò)解碼電路后,串行的高速信號(hào)轉(zhuǎn)變成并行的低速信號(hào),為接下來(lái)的電復(fù)接過(guò)程做好準(zhǔn)備;最后通過(guò)FIFO電路的調(diào)整實(shí)現(xiàn)異步信號(hào)跟本地的電復(fù)接時(shí)鐘同步,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)本地的電復(fù)接;再通過(guò)光模塊電/光轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)绞斩耍斩耸盏叫盘?hào)后經(jīng)過(guò)一系列逆向變換電路后,恢復(fù)出原始的ASI/SDI串行信號(hào),完成整個(gè)傳輸過(guò)程。

本設(shè)計(jì)中ASI/SDI信號(hào)的電復(fù)接技術(shù)是整個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)的關(guān)鍵。由于項(xiàng)目中需電復(fù)接的ASI/SDI信號(hào)速率很高,標(biāo)準(zhǔn)速率達(dá)到270Mbit/s,并且不是同源的信號(hào)復(fù)接,所以直接對(duì)該復(fù)接很困難且不經(jīng)濟(jì),需要先恢復(fù)出各個(gè)信號(hào)的時(shí)鐘,把高速串行信號(hào)變換成低速并行信號(hào),然后再通過(guò)FIFO芯片電路來(lái)調(diào)整各個(gè)信號(hào)的時(shí)鐘步伐,實(shí)現(xiàn)跟本地的時(shí)鐘同步,然后再通過(guò)可編程芯片進(jìn)行兩路電信號(hào)復(fù)接,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)時(shí)分復(fù)用傳輸。只有經(jīng)過(guò)這一系列的信號(hào)處理過(guò)程后,在接收端才可以實(shí)現(xiàn)順利的解復(fù)接過(guò)程,這也是該設(shè)計(jì)的主要技術(shù)攻關(guān)點(diǎn)。

另外,電復(fù)接的鎖定也是一個(gè)問(wèn)題。信號(hào)路數(shù)越多,速率越高,越難鎖定,對(duì)PCB板的排版技術(shù)要求較高。通過(guò)對(duì)各個(gè)元器件的合理放置和科學(xué)的濾除雜波等各項(xiàng)處理,這個(gè)問(wèn)題可以得到很好的解決。

硬件電路

在該設(shè)計(jì)中,主要使用的是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司最新推出的功能強(qiáng)大且性能穩(wěn)定的數(shù)字視頻芯片組。其中解碼及串/并轉(zhuǎn)換芯片選用CLC011;編碼及并/串轉(zhuǎn)換芯片選用CLC020;時(shí)鐘恢復(fù)芯片選用LMH0046;自適應(yīng)電纜均衡芯片選用CLC014;芯片采用LATTICE公司的LC4256V;FIFO芯片采用IDT公司的IDT72V2105。

均衡部分電路處理過(guò)程如圖2所示。由圖2可知單端輸入的ASI/SDI串行信號(hào)通過(guò)均衡電路后得到整形,轉(zhuǎn)變成一組差分信號(hào),為接下來(lái)的時(shí)鐘恢復(fù)過(guò)程作好了準(zhǔn)備。通過(guò)均衡電路以后,信號(hào)質(zhì)量大大提高,輸入輸出信號(hào)波形比較如圖3。


圖2 均衡部分電路處理過(guò)程


圖3 均衡電路波形比較


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關(guān)鍵詞: CPLD ASI SDI 信號(hào)電

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