基于PCI Express和FPGA的2K高清播放器的硬件系統(tǒng)研制.pdf

1、上世紀(jì)70年代開(kāi)始，數(shù)字技術(shù)、硬件處理能力的不斷發(fā)展，電影從前期拍攝、后期制作到發(fā)行放映都在進(jìn)行著從模擬向數(shù)字的轉(zhuǎn)變和過(guò)渡，而電影從膠片時(shí)代向數(shù)字時(shí)代發(fā)展是世界電影的一個(gè)必然的趨勢(shì)，這次電影界的巨大變革也被公認(rèn)為是電影技術(shù)發(fā)展歷程中的第三次變革。最近，數(shù)字電影倡導(dǎo)組織（DCI，Digital cinema Initiatives）公布了《數(shù)字電影系統(tǒng)規(guī)范Vl.2》，對(duì)數(shù)字電影系統(tǒng)的具體構(gòu)成以及數(shù)字電影設(shè)備的技術(shù)要求進(jìn)行了系統(tǒng)性的闡述和規(guī)

2、定。DCI規(guī)范最終的目標(biāo)是使通過(guò)完全數(shù)字方式重現(xiàn)的圖像和聲音的質(zhì)量能達(dá)到甚至超越35mm的膠片電影。項(xiàng)目“基于PCI Express和FPGA的2K高清播放器的硬件系統(tǒng)研制”就是在這種背景下開(kāi)展的。
　　本文是作者和項(xiàng)目組同事一起合作分析DCI規(guī)范對(duì)高清數(shù)字電影播放系統(tǒng)的具體構(gòu)成和硬件系統(tǒng)要求的基礎(chǔ)上，提出了系統(tǒng)整體框架結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)使用CPCI結(jié)構(gòu)，由主服務(wù)器和數(shù)據(jù)處理板卡組成，通過(guò)PCIExpress總線(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)。主服務(wù)器完成數(shù)據(jù)

3、流的解包，并通過(guò)PCIExpress接口以DMA的方式發(fā)送給數(shù)據(jù)處理卡。數(shù)據(jù)處理卡由FPGA和DDR2組成，主要完成接收到的數(shù)據(jù)流的解密和解碼，并將疊加完成的視頻數(shù)據(jù)通過(guò)Dual Link HD-SDI接口發(fā)送給投影機(jī)顯示，將解碼完成的音頻數(shù)據(jù)發(fā)送給音頻DSP打包成AES3的格式并發(fā)送給音頻功放。
　　完成了系統(tǒng)的原理圖后，作者主要對(duì)數(shù)據(jù)處理卡的PCB設(shè)計(jì)進(jìn)行規(guī)劃和仿真，包括PCB板子外形設(shè)計(jì)、疊層設(shè)計(jì)、布局設(shè)計(jì)以及布線(xiàn)設(shè)計(jì)等。在