基于DVI和FPGA的视频叠加器设计

摘  要： 利用FPGA作为主控单元，以数字视频接口DVI为视频接口、TI公司的TFP401和TFP410为视频信号的编解码芯片、ISSI公司的SRAM IS61LV10248-8TI为存储单元完成视频叠加器的设计。通过该系统，从路图像的非黑像素能够覆盖主路图像相同坐标的像素。
关键词： 数字视频叠加；FPGA；最小化传输差分信号
   　飞机研发过程中，需要对包含目标信息和地图信息的机载视频信号进行调试。但是机载显示终端普遍存在价格昂贵、使用寿命短等缺点，如果使用它不断地调试机载视频信号，则机载显示终端的消耗会增大，研发成本将大幅提高。
     本文介绍了一种DVI视频信号叠加器的设计方案，可以对两组相同分辨率和刷新频率的DVI视频信号转化、合成并输出。通过该系统，从路图像的非黑像素能够覆盖主路图像相同坐标的像素，从而完成对机载显示终端的模拟。该方案主要以1024×768@60Hz的视频源为研究对象，可根据实际需要调节，并可支持多种分辨率和刷新频率(640×480@60Hz，800×600@60Hz，1024×768@60Hz)。
     由于设计了这种模拟装置，因此不必用机载显示终端调试机载视频信号，从而减少对机载显示终端的消耗。DVI视频信号叠加器的使用，节约了开发成本。
1 DVI接口
     数字视频接口（DVI）是一种适应数字显示器飞速发展而产生的显示接口。DVI 标准由 DDWG（Digital Display Working Group）于1999年4月正式推出，该组织包括了Intel、IBM、HP、Silicon Image、NEC等众多芯片及整机的生产厂家，因而 DVI 标准具有广泛的业界支持[1]。DVI的接口主要有两种类型：DVI-Digital(DVI-D)，只支持数字式显示器，共 24 个 引 脚；DVI-Integrated(DVI-I)，兼容模拟和数字的连接，共29个引脚。计算机显卡一般有DVI-I和VGA两个接口。本设计选用的是 DVI-I 接口，相对于VGA(Video Graphics Array)接口，其优势突出，DVI传输的是数字信号，数字图像信息不需经过数字→模拟→数字繁琐的转换过程，就会直接被传送到显示设备上，大大节省了时间，因此它的速度更快，能有效消除拖影现象。而且VGA模拟信号易受干扰，DVI信号则抗干扰能力强，图像信号没有衰减，色彩更纯净、逼真。
2 VESA标准介绍
     VESA(Video Electronics Standards Association)即视频电子标准协会，主要致力于制订并推广显示相关标准。它规定了各种分辨率和刷新频率的显示监视器定时标准（简称VESA标准）。
2.1 VESA标准时序图与参数定义
     从图 1可以看出[2]，VESA标准包括场同步(VSYNC)、行同步(HSYNC)、像素数据有效(DE)、像素时钟（CLK）、像素数据（Data，一般为24 bit）五组信号。