[实用新型]一种基于FPGA的便携式HDMI视频采集设备

说明书

技术领域

本实用新型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。

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。

实用新型内容

为克服现有技术的缺陷，本实用新型提供了一种基于FPGA的便携式HDMI视频采集设备，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，本实用新型采用如下技术方案：

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。

作为本实用新型的进一步优选，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莫快；

所述HDMI RX IP核模块连接HDMI输入接口连接器，接收HDMI输入接口连接器发送的HDMI TMDS信号，对信号解码分离出音频数据、视频数据和辅助数据，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；HDMI TX IP核模块接收第一路HDMI数据，进行HDMI发送编码，产生HDMI环路输出数据，输出至HDMI输出接口连接器；

第二路HDMI数据包括视频数据、以及由音频数据复制分配的第一音频数据和第二音频数据；视频数据和第一音频数据分别经过视频处理模块和第一音频处理模块处理后，发送至USB/PCIe接口模块；第二音频数据经第二音频处理模块处理后，发送至音频接口模块；

所述USB/PCIe接口模块将处理后的视频数据和第一音频数据封装后，将发送至USB/PCIe2Thunderbolt接口芯片；

所述音频接口模块将处理后的第二音频数据转换为IIS或PCM格式，发送至音频解编码器。

作为本实用新型的进一步优选，所述HDMI RX IP核模块包括串并转换器、字对齐单元、Deskew通道单元、HDMI解码协议单元、HDMI辅助数据分离单元、HDMI视频数据编制单元、HDMI音频数据编制单元和HDMI辅助数据存储单元；