[发明专利]一种基于FC-AV协议的多路光纤视频切换系统

权利要求书

1.一种基于FC-AV协议的多路光纤视频切换系统，其特征在于，该视频切换系统包括视频转光纤模块、光纤交换模块、光纤转视频模块，三个模块均采用FPGA作为核心运算处理单元；视频转光纤模块通过光纤与光纤交换模块连接，光纤交换模块通过光纤与光纤转视频模块连接，光纤转视频模块通过视频线缆与显控终端连接；

所述视频转光纤模块将视频源信号转换成光纤视频信号；对于输入的视频信号，视频转光纤模块利用专用的视频解码芯片转码成VESA标准的数字视频信号，并将其送至FPGA内部；FPGA作为核心处理单元，利用其并行处理能力和众多可配置的I/O接口实现对多路高速数字视频信号的获取和解析；之后FPGA依据FC-AV协议将视频封装为FC-AV帧并且建立链路发送数据帧；封装时按照FC-AV协议的容器系统格式进行，添加包含辅助信息的容器头和包含有效信息的对象数据；处理完成的FC-AV视频帧通过FPGA的高速GTX通道传输给光模块；经过光模块的光电转换后，视频信息转换成了光信号，并通过光纤进行传输；

所述光纤交换模块接收视频转光纤模块发送过来的多路光纤视频信号，经过光模块进行光电转换后将高速串行视频数据通过GTX传输给FPGA，FPGA将数据缓存到DDR内，并对每路光纤上携带的视频信号及其目的地址进行解析；之后FPGA根据获取的目的地址，将解析后的视频信号根据FC-AV协议重新封装成视频帧后通过FPGA的高速串行GTX模块发送给相应目的地址处的光模块；光模块对收到的高速视频帧进行转换后通过光纤发送给远端的光纤转视频模块；

每个显控终端均配备一套光纤转视频模块，该模块完成对一路光纤链路上视频信号的光电转换、帧解析并将光纤视频还原成多种协议的数字视频信号输出，该模块的转换过程为视频转光纤模块的逆过程；转换后的视频可以连接到带有对应接口的显控终端上，实现对视频源视频信息的显示功能。

2.根据权利要求1所述的一种基于FC-AV协议的多路光纤视频切换系统，其特征在于，所述FPGA的功能模块包括光模块、GTX模块、字同步模块、链路建立模块、发送模块、帧解析和处理模块以及帧封装模块，主要实现FC-0、FC-1和FC-2的部分功能；所述光模块实现光电转换功能，即将串行的比特流电信号转换成光信号发送出去，或者将光纤链路上的光信号转换成串行的比特流电信号；

FPGA为Xilinx公司的K7系列高性能FPGA产品XC7K325T-2FFG900，GTX模块集成在FPGA之中，实现串并转换、8B/10B编解码功能，8B/10B编解码即将8个比特组成的一个字节编码成10比特的一个传输字符，接收时逆向操作进行解码；字同步模块通过FPGA内部编程实现，完成字节同步并对字节进行重组，字同步模块从GTX模块中接收16比特的并行传输数据，待经过同步状态机的跳转实现同步后，将有效的传输字送给链路建立模块；链路建立模块通过FPGA内部编程实现，主要完成与其它端口之间的链路建立并维护链路的功能，链路建立模块处理的是同步后的传输字，当字同步模块完成字同步后，就会将有效的传输字传送给链路建立模块，并由后者完成FC端口之间链路的建立；当链路建立后，链路两端的FC端口都处于激活状态，此时FC端口之间就可以传送数据和控制信息，链路建立过程由两个FC端口之间通过交互一系列的原语序列而使双方达到激活状态；发送模块通过FPGA内部编程实现，主要完成原语部分和数据帧部分的发送功能，其中原语部分包括原语序列和原语信号，原语序列主要用来完成链路建立相关的功能，而原语信号主要用来完成流控的功能，发送模块应用状态机来实现调度原语和数据发送到GTX上；帧解析和处理模块及帧封装模块通过FPGA内部编程实现，主要完成数据的接收功能，从接收的数据中提取出有效的数据帧，以帧头定界符SOF和帧尾定界符EOF为标志识别出帧，进行长度判断和CRC校验处理并解析相应的帧字段，最后构造出帧的描述符，将帧和描述符分别送到接收FIFO中；FPGA的顶层模块中例化了这些编程实现的子模块并实现了流控的功能；上述模块的协同工作完成了视频信息在FPGA内部根据视频协议的转换与传输。

3.根据权利要求2所述的一种基于FC-AV协议的多路光纤视频切换系统，其特征在于，所述光模块为158厂的四收发光模块HTA8525。