[发明专利]一种基于FPGA的便携式HDMI视频采集设备和方法

说明书

本发明涉及一种基于FPGA的便携式HDMI视频采集设备和方法，本发明所述设备包括HDMI输入接口连接器、HDMI输出接口连接器、FPGA芯片、USB/PCIe2Thunderbolt接口芯片和音频解编码器；HDMI输入接口连接器、HDMI输出接口连接器、USB/PCIe2Thunderbolt接口芯片和音频解编码器分别与FPGA芯片连接；FPGA芯片接收HDMI输入接口连接器发送的HDMI TMDS信号，进行信号分配和信号分离，分别输出至HDMI输出接口连接器、USB/PCIe2Thunderbolt接口芯片和音频解编码器。本发明的设备和方法，全部HDMI视频采集核心功能均通过FPGA实现，实现HDMI视频采集核心功能的单芯片化，后期可以通过软件进行系统升级，系统整合程度高、功耗低、成本低。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，具体涉及一种基于FPGA的便携式HDMI视频采集设备和方法。

背景技术

随着科技的发展，HDMI接口技术在高清多媒体领域中已经得到了越来越广泛的应用。现有HDMI视频采集技术一般采用如图1所示的硬件架构，采用HDMI RX芯片对输入的HDMI芯片进行解码，解码后的视频数据通过并行的总线传输至FPGA，音频数据通过I2S总线传输至FPGA；采用HDMI TX芯片对HDMI信号进行编码，FPGA将HDMI RX芯片发送的视频数据和音频数据传输至TX对应接口。采用这样的硬件架构存在很多的缺陷，1.HDMI RX/TX芯片功耗较大；2.RX/TX芯片和FPGA间物理连线很多，对于12bit色彩深度的HDMI信号，发送和接收各需要36根视频数据线，且另需时钟线、同步线，并且视频总线工作在较高的频率，导致功耗大，板上串扰大，信号完整性较差；3.FPGA I/O资源有限，过多的I/O占用将需要使用较大封装的FPGA芯片，导致产品体积加大，无法顺应目前电子设备小型化、便携化的发展路径；4.如果减少视频数据线位宽，将导致画面像素精度降低，画面可能出现过渡色失真问题。

另外，对于游戏用户，在使用HDMI视频采集设备时，需要通过耳机听到游戏声音，同时还要对音频进行录制和直播，如图2所示，对于现有技术的HDMI视频采集设备，还需另外连接音频分离器对HDMI中的音频进行分离，又增加了整体系统设备的成本，且不易携带。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种基于FPGA的便携式HDMI视频采集设备和方法，可实现HDMI视频采集核心功能的单芯片化，降低系统整体成本及功耗。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于FPGA的便携式HDMI视频采集设备，包括HDMI输入接口连接器、HDMI输出接口连接器、FPGA芯片、USB/PCIe2Thunderbolt接口芯片和音频解编码器；

HDMI输入接口连接器、HDMI输出接口连接器、USB/PCIe2Thunderbolt接口芯片和音频解编码器分别与FPGA芯片连接；

FPGA芯片接收HDMI输入接口连接器发送的HDMI TMDS信号，进行信号分配和信号分离：接收的HDMI TMDS信号经HDMI解码分离后，复制分配为两路进行处理，第一路HDMI数据包括音频数据、视频数据和辅助数据，经HDMI编码后作为环路输出数据输出至HDMI输出接口连接器；第二路HDMI数据中包括视频数据和两路音频数据，分别输出至USB/PCIe2Thunderbolt接口芯片和音频解编码器；

所述USB/PCIe2Thunderbolt接口芯片通过USB/PCIe2Thunderbolt接口连接器连接至采集计算机，所述音频解编码器通过耳机接口连接器连接至耳机。

作为本发明的进一步优选，所述FPGA芯片包括HDMI RX IP核模块、HDMI TX IP核模块、USB/PCIe接口模块、音频接口模块、视频处理模块、第一音频处理模块和第二音频处理模块；