基于FPGA的多业务高清视频光端机方案

方案概述

在多业务光端机领域好的产品可以说主要是靠设计出来的，而不是生产出来的，设计伊始的思路和方案就已经决定了它品质的好坏，所以光端机好坏zui重要的环节在于设计的思路，方案的优化和器件的选择。北京金视天创科技有限公司的以 FPGA为核心设计方案，具有非常强大的系统灵活性和扩展性，轻松实现对多种业务功能长距离传输。不仅可以传输高清视频，更可支持立体声音频，以太网，USB，RS232、RS485、RS422等多种业务。并且融入KVM键盘，鼠标及网口，串口的透传功能。FPGA的架构，更能灵活实现多种高清接口互转输出，支持图像任意缩放分辨率，为高性价比的定制化高清视频多业务光端机解决方案。

功能特性

支持单芯光纤(单模/多模)传输一路高清信号，传输距离可达80Km甚至120Km

采用SFP结构的光模块，可以单向，非对称双向即对称双向传输

插卡式结构，可扩展USB及 NET网口接口

支持多种信号接口HDMI/DVI-I/VGA

可实现多种高清接口互转输出

支持图像任意缩放分辨率

支持独立立体声音频双向传输，可实现HDMI音频加嵌解嵌

可实现多种数据接入RS232、RS485、RS422等

支持DVI 环出

支持网口透传，实现网桥的功能

支持双向KVM功能，实现远程KVM控制电脑

支持双向串口透传

支持双向语音对讲

支持双向红外控制

先进的自适应技术，使用时无需进行电气光学调节

l LED状态指示灯对关键的参数进行监视

l EDID自动适应，自动设别和配置显示模式；

l 无需软件设置，支持即插即用功能，支持热插拔

l 适用于极高温和极低温等工业严酷环境；

方案原理

发送板：

发送板的结构，主要包括DVI、音频、电源等接头，LED指示灯和拨码开关。其核心是一片FPGA，FPGA连接一个2.5G的光模块，光模块有3中选择：

3G单向光模块

3G与155M非对称双向光模块

3G对称双向光模块

光模块是采用SFP结构的，可以随时插拔下来，因此，可以根据需要，随时更换上述3中光模块。

接收板：

接收板的结构为接头面，主要包括DVI、音频、电源等接头，LED指示灯和拨码开关。

接收板和发射板外观基本相同，我们在设计PCB板是，可以将板子的尺寸与接头位置设计相同，这样可以采用相同的机箱设计。

USB-NET扩展板：

USB-NET扩展板上主要包括一个MCU芯片，用于扩展一路USB接口，一个10M/100M网络PHY芯片，用于扩展一个10M/100M网络接口。USB-NET扩展板通过一个排针接头连接到发送板或接收板上。

USB-NET扩展板可以扩展出2个USB接口、1个10M/100M网络接口、1个红外遥控输入接口和1个红外遥控输出接口。

USB接口可以通过设定工作在主模式或从模式上，这样可以连接USB鼠标或键盘，也可以连接主机上的USB接口，用于透传USB鼠标或键盘，实现远程KVM控制电脑。

10M/100M网络接口也是透传网络信号，实现一个网桥的功能，将两个网络通过光纤连接起来。

红外遥控接口也是透传红外控制信号，利用光纤，实现红外遥控信号的透传功能。

DVI-I接口：

本方案中选用的DVI接口输入芯片与输出芯片均支持DVI输入或输出，同时支持VGA输入与输出。因此，DVI接头可以选择DVI-I接头，这样通过DVI-VGA转换接头来选择VGA输入或输出。

HDMI接口：

本方案中发送板的DVI接头可通过HDMI-DVI转换接头来连接HDMI信号，即支持带有语音或HDCP加密的HDMI信号输入。

音频接口：

本方案中发送板和接收板上均有音频输入和音频输出接口，音频输入与音频输出接口均为双声道的立体声语音接口。

通过语音接口可以实现电脑语音单独传输，也可以实现双向对讲功能。

可通过拨码开关来设置音频输入输出模式：发送卡和接收卡可设置音频输出为视频内嵌音频、音频环出、反向音频、音频嵌入等功能。

接收板输出分辨率：

接收板输出分辨率zui大支持1920*1200@60Hz，并向下兼容所有常规分辨率。