[发明专利]一种基于FPGA的gige vision接口的红外机芯实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及红外机芯，具体是一种基于FPGA的gigevision接口的红外机芯实现方法。

背景技术

红外机芯广泛应用于夜视系统、安防系统、过程控制、医疗设备、军队装备等红外热像领域。在现有技术条件下，红外机芯主要是采用DSP、FPGA等多种芯片实现的。然而实践表明，现有红外机芯由于实现原理所限，普遍存在硬件成本高、运行功耗高、体积大、数据处理量小、数据处理效率低、能效比低的问题。为此有必要发明一种全新的红外机芯实现方法，以解决现有红外机芯存在的上述问题。

发明内容

本发明为了解决现有红外机芯硬件成本高、运行功耗高、体积大、数据处理量小、数据处理效率低、能效比低的问题，提供了一种基于FPGA的gigevision接口的红外机芯实现方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种基于FPGA的gigevision接口的红外机芯实现方法，该方法是采用如下步骤实现的：

1）逻辑模块结构的实现：

红外机芯的组成器件包括红外探测器、AD采样芯片、FPGA芯片、千兆网PHY芯片、网口、FLASH、RAM；

在FPGA芯片内部分别设计红外图像处理模块、GVSP协议硬件加速器、软核CPU、TX发送模块、RX接收模块、寄存器配置模块、视频业务报文发送buffer、信令报文发送buffer、信令报文接收buffer；

将红外探测器与AD采样芯片连接；将AD采样芯片与红外图像处理模块连接；将红外图像处理模块与GVSP协议硬件加速器连接；将GVSP协议硬件加速器分别与寄存器配置模块和视频业务报文发送buffer连接；将软核CPU分别与寄存器配置模块、信令报文发送buffer、信令报文接收buffer、FLASH、RAM连接；将TX发送模块分别与视频业务报文发送buffer、信令报文发送buffer、千兆网PHY芯片连接；将RX接收模块分别与信令报文接收buffer、千兆网PHY芯片连接；将千兆网PHY芯片与网口连接；

2）数据流的实现：

2.1）视频业务GVSP报文的发送：红外探测器实时探测外部的红外光信号，并将探测到的红外光信号转换为红外图像电信号，然后将红外图像电信号发送至AD采样芯片；AD采样芯片对接收到的红外图像电信号进行AD采样，并将AD采样得到的红外图像数据流发送至红外图像处理模块；红外图像处理模块对接收到的红外图像数据流进行处理，并将处理后的红外图像数据流发送至GVSP协议硬件加速器；GVSP协议硬件加速器将接收到的红外图像数据流进行封包（封包过程包含增加GVSP头、增加UDP头、增加IP头、增加MAC头等操作）后得到视频业务GVSP报文，并将视频业务GVSP报文存入视频业务报文发送buffer；TX发送模块轮询视频业务报文发送buffer，并对轮询获取的视频业务GVSP报文进行增加前导码处理，然后将处理后的视频业务GVSP报文发送至千兆网PHY芯片；千兆网PHY芯片将接收到的视频业务GVSP报文通过网口发送至外部的计算机，由此实现视频业务GVSP报文的发送；

2.2）信令报文的发送：软核CPU将需要发送到外部的信令报文写入信令报文发送buffer；TX发送模块轮询信令报文发送buffer，并将轮询获取的信令报文发送至千兆网PHY芯片；千兆网PHY芯片将接收到的信令报文通过网口发送至外部的计算机，由此实现信令报文的发送；

2.3）信令报文的接收：来自外部计算机的信令报文通过网口发送至千兆网PHY芯片；千兆网PHY芯片将接收到的信令报文发送至RX接收模块；RX接收模块对接收到的信令报文进行去除前导码处理，并将处理后的信令报文缓存到信令报文接收buffer；软核CPU轮询信令报文接收buffer，并对轮询获取的信令报文依次进行读取、核查、协议处理，然后根据信令报文生成内部指令信息，由此实现信令报文的接收。

与现有红外机芯相比，本发明所述的一种基于FPGA的gigevision接口的红外机芯实现方法基于单个FPGA芯片，并通过在FPGA芯片内部设计各种功能模块（包括GVSP协议硬件加速器、软核CPU、TX发送模块、RX接收模块、寄存器配置模块、视频业务报文发送buffer、信令报文发送buffer、信令报文接收buffer），实现了红外机芯的逻辑模块结构和数据流，由此一方面有效降低了硬件成本、有效降低了运行功耗、有效减小了体积，另一方面有效增大了数据处理量、有效提高了数据处理效率，有效提高了能效比。