一種基于FPGA的光路傳輸視頻流系統(tǒng)的設(shè)計(jì).pdf

1、近年來(lái)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)發(fā)展迅猛,給人們的生活帶來(lái)非常巨大的影響,比如說(shuō)在移動(dòng)通信領(lǐng)域已經(jīng)普及的3G技術(shù)以及正在全面推廣的4G技術(shù),無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)中經(jīng)常用到的WiFi技術(shù)等,都極大的便利了現(xiàn)代人的生活和工作方式。隨著白光LED照明技術(shù)的發(fā)展,如何實(shí)現(xiàn)利用LED光傳輸無(wú)線(xiàn)通信信號(hào)成為了一大研究熱點(diǎn)。本文基于上述思想,設(shè)計(jì)了一個(gè)LED光傳輸網(wǎng)絡(luò)視頻流的實(shí)驗(yàn)方案,并通過(guò)實(shí)際的軟硬件電路將方案付諸實(shí)踐。
　　本論文的創(chuàng)新點(diǎn)在于結(jié)合了LED燈光照明與

2、無(wú)線(xiàn)通信的優(yōu)勢(shì),通過(guò)LED光來(lái)傳輸以太網(wǎng)數(shù)據(jù)流,這樣既可以解決無(wú)線(xiàn)通信中帶寬有限,功耗太大等固有的不足,又具有節(jié)能環(huán)保的巨大優(yōu)勢(shì)。
　　本系統(tǒng)利用高速閃爍的LED光傳輸以太網(wǎng)視頻流,其實(shí)驗(yàn)原理就是將以太網(wǎng)格式的視頻流信息轉(zhuǎn)換成串行信號(hào)去驅(qū)動(dòng)LED燈,高低電平控制著燈的亮滅,然后通過(guò)光電轉(zhuǎn)換模塊將串行信號(hào)恢復(fù),最后由串行信號(hào)轉(zhuǎn)換為GMII格式以太網(wǎng)數(shù)據(jù)供后面的接收端接收和播放。實(shí)驗(yàn)方案如下:視頻發(fā)送由PC機(jī)上的VLC軟件通過(guò)網(wǎng)卡傳送

3、到網(wǎng)線(xiàn)上;然后通過(guò)FPGA電路與以太網(wǎng)PHY芯片為主組成發(fā)送板, PHY芯片負(fù)責(zé)完成網(wǎng)線(xiàn)接口到FPGA接口(GMII格式)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換,FPGA完成數(shù)據(jù)緩存,報(bào)文解析,通道切換與并串轉(zhuǎn)換等;帶有以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的串行信號(hào)去驅(qū)動(dòng)LED電路,產(chǎn)生高速閃爍的光路,再由光電轉(zhuǎn)換電路完成光信號(hào)到串行數(shù)據(jù)信號(hào)的轉(zhuǎn)換;接收板的主芯片包括了FPGA和PHY芯片,FPGA完成數(shù)據(jù)的恢復(fù)和發(fā)送,PHY則完成GMII格式數(shù)據(jù)到RJ45接口數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換以方便網(wǎng)線(xiàn)與PC機(jī)

4、之間的數(shù)據(jù)通信;最后,接收PC通過(guò)VLC完成對(duì)視頻的接收和播放。
　　本系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后,對(duì)其進(jìn)行了整體測(cè)試,目前的測(cè)試結(jié)果均滿(mǎn)足甚至超過(guò)客戶(hù)提出的需求。包括:光路傳輸帶寬為20M;視頻流可通過(guò)UART、UDP端口號(hào)設(shè)置進(jìn)行靈活切換;視頻流延遲小于0.5秒;視頻流可同步清晰播放,播放過(guò)程中無(wú)丟幀現(xiàn)象或丟幀率為0。
　　目前,本系統(tǒng)目前已經(jīng)順利完成聯(lián)合調(diào)試,下一步可以升級(jí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)以滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。同時(shí),本課題內(nèi)容為其他LED光通信