一种基于FPGA的雷达综合显示模块技术方案

一、项目整

这是我们做过的一个项目，若有需求，请联系我。开放PCB和软件技术。

以FPGA为核心，开发设计具有多路图像/视频采集、处理、传输、显示等功能的嵌入式视频模块。可对多路SerDes接口输入的高速串行视频流数据进行解析，将解析出的雷达、红外及可见光图像视频与显卡DVI输出的图形视频进行融合，实现图形、雷达、红外及可见光图像等多种视频的综合显示。对外接口包括12路SerDes输入/输出，4路DVI输入和4路DVI输出，以及一个x8 的PCIe3.0 接口，上位机采用 VxWorks系统。

二、显示界面描述

1.支持不少于3层的多图层、多窗口的图形与图像视频的透明/混合叠加显示；

2.支持最多15个视频窗口同时双屏显示；

3.窗口显示位置及尺寸可调整，视频窗口间的遮挡关系可设置；

4.各窗口在上下屏均可显示，同一窗口不跨屏显示，第一显示器与第二显示器可同时自由组合显示视频窗口；

5. 第一显示器与第二显示器的界面（含图像和视频）可任意切换；

三、雷达视频的显示要求

1. 支持4路雷达视频（382改雷达S/C阵面、364改雷达H/I阵面）接入，且支持382改雷达和364改雷达双阵面的同窗显示；

2. 视频源及扫描线的颜色可调；

3. 显示方式：支持P显、B显、E显，显示窗口位置、大小可调；

4. 量程控制：支持多种量程显示；

5．余辉：支持P显、B显、E显的余辉功能，可通过设置从最亮到最暗的衰减时间控制余 

辉快慢；

6. 支持雷达视频的偏心显示；

7. 支持雷达视频的时戳提取；

8. P显分辨率支持1000*1000，B显/E显分辨率支持800*800；

四、红外、可见光显示要求

1. 支持6路红外视频和5路可见光视频输入；

2. 支持图像视频缩放；

3. 支持输入视频最高分辨率1024*1024；

4. 显示窗口位置、大小可调；

5. 支持红外图像视频以任意方位角为中心放大显示，显示范围可调。

五、状态监控

1. 可输出本模块上雷达、可见光以及二次图形等功能模块的工作状态信息：

2. 可测试/监视本模块的电压、温度等信号。

六、硬件的实现

        板卡采用6U  CPEX 架构，尺寸为233mm X  160mm。

硬件框图如下：

1、选用大规模XILINX FPGA XC7VX690T-2FFG1761i，有693120 个Logic Cells，有Block RAM 52920kb，有DSP Slices 3600，有9个MGT Bank。应该足够本项目使用。

2、4GB双通道72bit  DDR3与72Mbit  QDR存储架构，能比较妥善合理的解决大量图像视频数据的读写，采集，处理，与输出。频繁的随机读写的数据可以存放在QDR中。

3、SPI Flash，存放断电后需要保留的参数。

4、BPI Flash 存放的就是FPGA本身的程序，或者需要动态加载应用程序时的引导程序。

5、12路SerDes，接收雷达数据与红外、视频图像数据。

1. 1. 1. 1. 接口标准：CML接口
         2. 耦合方式：交流耦合
         3. 耦合电容放置位置：接收端
         4. 发送端差分电平：450mV~800mV
         5. 接收端差分电平：100mV~1200mV
         6. 速率：4.0Gbps（推荐板载时钟100MHz）
         7. 编码方式：8B/10B
         8. 同步码：K28.5

6、4路DVI 采集，直接用FPGA的LVDS引脚，前端加LVDS接收缓冲类的芯片。

1. 1. 1. 1. 标准TMDS电平信号
         2. 分辨率1600*1200
         3. 2组4路（二选一）DVI输入

7、4路DVI输出，直接用FPGA引脚加CML到TMDS驱动芯片。

1. 1. 1. 1. 标准TMDS电平信号
         2. 分辨率1600*1200
         3. 2组（4路）同源DVI显示输出

8、PCIe Gen3   X8接口。直接利用FPGA的硬核，XC7VX690T每片内有3个这样的核。支持DMA数据传输。

9、电源接口

        电源输入：DC12V+-5%，DC5V+-5%

        功耗<70W

        MTBF不小于50000h；

        MTTR < 0.5h

七、软件的实现

1、采用软核MicroBlaze核作为系统控制。

2、DDR3控制器

 3、QDR控制器

4、SerDes 通信

例化3个这样的IP   core，每个核4个lane，三个核共12个lane。完成雷达数据，红外数据，可见光图像数据的接收（收发）。数据解析需要Verilog编程实现。

 

5、DVI收发

DVI 的 Transmitter与 Recvier可以直接利用XILINX 的IP CORE 。而编码与解码部分用Verilog编写程序。就是图中的encode。

八、软件要求

操作系统：支持VxWorks6.8.2

驱动：支持PCIe 3.0