高速视频信号的光纤传输系统设计
摘 要：针对1000帧/秒高速摄影传输系统需实现数据输出速率600MBps的长距离传输难题,提出了采用CIMT编码方式的光纤数字化传输设计方案。整个系统主要包括数字信号的多路复用、解复用以及PCI数据传输卡三部分。详细阐述了系统的原理及硬软件实现方法,设计实现了两路高速视频数字化信号的15公里远距离传输和计算机实时显示。
关键词：光纤传输 复用 解复用 PCI
高帧频的视频信号不同于普通视频信号,如果采用模拟信号方式传输,它的模拟带宽达到了几十兆甚至一两百兆,这样很难实现远距离传输。而光纤传输容量大、质量高和不易受干扰等特点,在高速数字传输系统中得到了广泛应用。目前国内外针对普通视频信号的光纤传输系统已相当多[1,5],而对非标准的高帧频视频信号光纤传输系统少有报道,特别是两路或多路高帧频视频的单根光纤传输实现则未见报道。
在本文中需要实现两路256×256像素每秒1000帧高速视频信号远距离传输。对于高帧频摄像机,由于它帧频很高,通常采用多路并行的信号输出方式降低数据率,最后通过复用合成为视频信号[2]。为实现远距离传输,文中提出采用数字光纤的复用、解复用和计算机PCI技术实现两路高帧频视频设备产生的15MBps×40路数字信号的传输与视频信号的合成及计算机实时显示。
1 系统原理和结构
高速视频信号的光纤传输系统主要包括复用、光发射、光接收、解复用、控制电路和PCI传输接口等部分。图1为系统光发射部分工作原理图。
从高速视频采集获得的40路15MBps的数据首先经过XC9572内的2:1复用,形成20路30MBps的二级复用数据提供给HDMP-1022,由其完成信道编码,转换成600MBps的PECL串行数据,驱动光发射模块,完成数据的光纤发射。图2为光接收部分原理图。
解复用芯片HDMP-1024从光纤接收模块接收到的600MBpsPECL数据中提取出20路的并行数据和30MHz的时钟信号,再由XC9572完成二级解复用,同时也为FIFO及PLX9052组成的PCI传输卡提供时序信号,计算机通过PCI总线获得实时高速视频采集数据,并予以显示和处理。
2 硬件设计
系统的硬件设计主要包括光纤传输单元、PCI传输单元和控制单元三部分。
2.1 数字光纤传输单元设计
数字光纤传输单元主要完成串并行数据的复用与解复用功能。设计中采取数据通信中的CIMT(Conditional-Invert Master Transition)信道编码方式对数据进行编码。图3显示CIMT码的格式。
