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基于FPGA的机载视频图形显示系统架构设计与优化

时间:2021-09-23 01:02作者:亚娱体育官网

本文摘要:随着航空电子技术的大大发展,现代机载视频图形表明系统对于实时性等性能的拒绝日益提升。少见的系统架构主要分成三种: (1)基于GSP+VRAM+ASIC的架构,优点是图形ASIC需要有效地提升图形表明质量和速度,缺点是国内简单ASIC设计成本极高以及工艺还不成熟期。

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随着航空电子技术的大大发展,现代机载视频图形表明系统对于实时性等性能的拒绝日益提升。少见的系统架构主要分成三种:  (1)基于GSP+VRAM+ASIC的架构,优点是图形ASIC需要有效地提升图形表明质量和速度,缺点是国内简单ASIC设计成本极高以及工艺还不成熟期。  (2)基于DSP+FPGA的架构,优点是,充分发挥DSP对算法分析处置和FPGA对数据流并行执行的独有优势,提升图形处理的性能;缺点是,上层CPU末端将OpenGL绘图函数PCB后发给DSP,DSP合并后再行调用FPGA,系统的集成度不低,模块设计简单。  (3)基于FPGA的SOPC架构,优点是,集成度十分低;缺点是逻辑与CPU统合到一起,有利于研发。

  经过对比,机载视频图形表明系统的架构设计具备优化空间,有一点更进一步的深入研究,从而设计出有实时性更高的方案。  本文设计一种基于FPGA的图形分解与视频处置系统,需要构建2D图形和字符的绘制,包含各种飞行中参数画面,同时变换外景视频图像。在确保表明质量的同时,对其展开优化,进一步提高实时性、增加内部BRAM的用于、减少DDR3的吞吐量。

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  1总体架构设计  本系统总体设计方案如图1右图。以Xilinx的Kintex-7FPGA为核心,建构出有一个实时性低的机载视频图形表明系统。上层CPU接管来自飞控、导航系统等系统的图形和视频掌控命令,对数据展开格式化和预处理后,通过PCIe模块传输给FPGA。本文主要是展开FPGA内部逻辑模块的设计和优化。

  图1机载表明系统总体设计框图  2机载表明系统架构设计  机载表明系统设计主要还包括2D绘图、视频处置和变换输入。2D绘图功能还包括直线、圆、字符等的较慢分解。

视频处置功能还包括输出视频自由选择、视频图形、转动、旋转等处置。变换输入功能,将视频作为背景与图形变换,送往两路DVI输入,一路经过实畸变校正后输入到平显上,另一路必要输入来展开地面记录。

  为了符合上述功能,FPGA逻辑设计的整体流程图如图2右图。  图2FPGA逻辑设计的整体流程图  2.1实时性分析  视频处置既要构建全然的外视频处置,同时需要构建变换后视频处置。以转动处置为事例,若在全然外视频转动处置后,与图形变换,再行展开变换后转动处置,延后十分大。

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因此为了提升实时性,考虑到将图形整体和外视频分别展开转动处置后,再行互相变换。整个流程中,帧速率提高模块延后仅次于。  2.1.1帧速率提高算法  帧速率提高所指在原先的图像帧之间插值出有新的图像帧。

少见的帧速率提高算法主要还包括帧拷贝法、帧平均法和运动补偿法。综合考虑到表明效果和实时性拒绝,最后自由选择帧拷贝法。

帧拷贝法更容易构建、计算出来量较低。其表达式为:  此处输出PAL视频帧速率为25帧/秒,输入DVI视频帧速率为60帧/秒,即在0.。


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