[发明专利]一种基于FPGA的多路视频同步切换系统及方法

权利要求书

1.一种基于FPGA的多路视频同步切换系统，其特征在于，装载在FPGA上的程序，按照计算机程序实现的功能划分，其包括仲裁模块、视频矩阵模块、帧同步模块和视频同步切换模块；

仲裁模块，用于1)实时收集视频切换指令；2)将实时更新的视频切换映射表发送给视频矩阵模块；3)实时监控切换过程中帧同步模块B的DDR写入状态，当收到帧同步模块B发送的响应信号时就将该帧同步模块B的输出定义为可用，当收到视频画面切换命令后，发送第一视频切换使能信号给视频同步切换模块；4)接收到视频同步切换模块发送的第一视频切换完成响应信号后，向视频矩阵模块发送视频源复制指令；5)实时监控切换过程中帧同步模块A的DDR写入状态，当收到帧同步模块A发送的响应信号时，发送第二视频切换使能信号给视频同步切换模块；6)接收到视频同步切换模块发送的第二视频切换完成响应信号后，向视频矩阵模块发送停止向帧同步模块B输出内容的指令；所述视频切换指令包括视频切换映射表，所述视频切换映射表中含有当前视频源和目标切换视频源两个信息；

视频矩阵模块，用于1)根据从仲裁模块接收的实时更新的视频切换映射表，在同一个时钟下，从输入的经过时钟域转换的各路视频数据中实时选择目标切换视频数据发送给帧同步模块B；2)从仲裁模块接收到视频源复制指令后，将发送给帧同步模块B的目标切换视频源数据进行复制并发送给帧同步模块A，使得输送给帧同步模块A和帧同步模块B的视频数据相同；3)从仲裁模块接收到停止向帧同步模块B输出内容的指令后，停止向帧同步模块B路输出内容；

帧同步模块，包括帧同步模块A和帧同步模块B，这两个帧同步模块将输入视频以帧为单位存入DDR SDRAM缓存，且均按照统一的同步时钟和帧头信息读出帧，当写满一帧画面的空间时，均会发送给仲裁模块一个响应信号，表示缓存中有完整的视频帧，可以进行切换；

视频同步切换模块，对帧同步模块A和帧同步模块B两路帧同步模块输出的对齐视频进行选择，根据仲裁器的指令选择其中一个源输出:1)当接收到仲裁模块发送的第一视频切换使能信号时，将从接收帧同步模块A的视频源数据切换到接收帧同步模块B的视频源数据进行输出，切换完成向仲裁模块发送第一视频切换完成响应信号；2)当接收到仲裁模块发送的第二视频切换使能信号时，将从接收帧同步模块B的视频源数据切换到接收帧同步模块A的视频源数据进行输出，切换完成向仲裁模块发送第二视频切换完成响应信号。

2.一种基于FPGA的多路视频同步切换方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤01.在未收到视频切换指令时，将帧同步模块A中的视频数据作为当前视频源数据，始终输出帧同步模块A中的视频数据；所述视频切换指令包括视频切换映射表和视频画面切换命令，所述视频切换映射表中含有当前视频源和目标切换视频源两个信息；

步骤02.实时收集视频切换指令，当收集到更新的视频切换映射表时，将其发送给视频矩阵模块；

步骤03.视频矩阵模块根据视频切换映射表中给出的需切换的目标视频源，将目标切换视频源数据发送给帧同步模块B；

步骤04.帧同步模块B将其接收的目标切换视频源数据以帧为单位写入DDR，且按照同步时钟和帧头信息读出帧，当帧同步模块B写满一个完整的帧时，就发送给仲裁模块一个响应信号；

步骤05.仲裁模块收到帧同步模块B发送的响应信号就将该帧同步模块B的输出定义为可用，表示可以进行切换；

步骤06.仲裁模块等待视频画面切换命令；

步骤07.仲裁模块收到视频画面切换命令后，发送第一视频切换使能信

号给视频同步切换模块；

步骤08.视频同步切换模块收到仲裁模块发送的第一视频切换使能信号后，将当前的从帧同步模块A接收视频源数据切换到从帧同步模块B接收视频源数据进行输出，切换完成时向仲裁模块发送第一视频切换完成响应信号；

步骤09.仲裁模块接收到视频同步切换模块发送的第一视频切换完成响应信号后，向视频矩阵模块发送视频源复制指令；

步骤010.从仲裁模块接收到视频源复制指令后，视频矩阵模块将发送给帧同步模块B的目标切换视频源数据进行复制并发送给帧同步模块A，使得输送给帧同步模块A和帧同步模块B的视频数据相同；

步骤011.帧同步模块A将其接收的目标切换视频源数据以帧为单位写入DDR,并将其存满1帧画面空间的响应信号反馈给仲裁模块；

步骤012.仲裁模块接收到帧同步模块A存满一帧的响应后，发送第二视频切换使能信号给视频同步切换模块；

步骤013.视频同步切换模块收到仲裁模块发送的第二视频切换使能信号时，将从帧同步模块B接收视频源数据切换到从帧同步模块A接收视频源数据进行输出，切换完成时向仲裁模块发送第二视频切换完成响应信号；

步骤014.仲裁模块接收到视频同步切换模块发送的第二视频切换完成响应信号后，向视频矩阵模块发送停止向帧同步模块B输出内容的指令；

步骤015.从仲裁模块接收到停止向帧同步模块B输出内容的指令后，视频矩阵模块停止向帧同步模块B输出内容，并返回步骤01，等待视频切换映射表的更新。