具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制。

参见图1，本发明基于GT接口的多通道视频数据传输方法，包括如下步骤：

步骤1、数据发送端，根据采集到的并行视频信号的行场信息，统计出每一行有效视频数据所在的行号；

步骤2、将每一行有效视频数据连同此行数据所在的行号、有效数据个数、自定义特征码字一起写入到缓存器中，为了方便流水线操作，采用乒乓缓存机制；

步骤3、控制模块识别到行同步信号后，该模块启动对缓存的读取；

步骤4、控制模块根据读取时钟周期依次从缓存中读取数据，直到有效视频数据读取完毕。每一个时钟周期从缓存器中读取一个位宽为Nbit数据，然后将此Nbit数据分成M个位宽为(N/M)bit的数据；

步骤5、在上一步形成的M个数据流中，在数据流的头部添加上此数据流的行号、有效数据个数、自定义特征码字后，同步送到M个GT通道接口，做到一个数据流对应一个GT通道，并同步启动M个通道的发送；

步骤6、数据接收端，每个GT通道独立工作，根据识别到的K码特征字来启动数据的接收工作，将带有行号信息的视频数据存入缓存器中，为了方便流水线操作，采用乒乓缓存机制；

步骤7、以其中某一个通道接收到的K码特征字符所在的时刻来触发控制模块，启动对此通道缓存器中数据的读取与识别。当识别到此通道缓存中的帧头特征码字后，解析出此通道的有效数据的行号、数据个数等信息，然后暂停对此通道缓存数据的读取；

步骤8、然后依次读取其它通道的缓存数据，当识别到此通道缓存中的帧头特征码字后，暂停对此通道缓存数据的读取。将M个通道的缓存遍历一遍，采取同样的操作，识别到特征码字后即停止对本通道的读取；

步骤9、启动M个通道缓存的同步读取操作，此时每个通道缓存读取工作同步进行，每一个时钟周期共读取M个位宽为(N/M)bit的数据；

步骤10、根据发送端送到GT通道的数据顺序，反过来对这M个位宽为(N/M)bit的数据进行拼接处理，逐一恢复出每个视频像素点的数据，直到此行有效数据全部恢复完成；

步骤11、帧重组模块依据恢复后数据得到分辨率与帧率信息，计算出送显所需要的像素点时钟频率，然后通过接收端的系统时钟通过锁相环产生此像素点时钟；

步骤12、通过此像素点时钟依次读出缓存中的数据，所形成的数据流即是符合ITU-R标准格式的视频流，可直接驱动显示系统进行显示；

上述步骤5当中，每个通道数据的数据帧格式如下：

此处的像素1到像素L不是一个完整的像素值，只占到了一个完整像素数据的1/M。

下面结合具体实施例来说明本发明技术方案：

一种基于GT接口的多通道视频数据传输及帧同步方法，如图2所示，包括数据发送端和数据接收端。数据发送端的输入信号为采集到的视频并行数据，发送端的输出为多通道GT接口输出端，数据接收端的输入与发送端的输出连接，数据接收端的输出为视频数据帧同步后的并行数据。由于GT口的配置以及通道数数量需要根据视频信号的带宽以及颜色位宽来确定，为了方便描述，本实施例以分辨率3840*2160*60HZ、24bitRGB图像像素位宽来说明，此分辨率下数据带宽高达14.256Gbps，受限于一般芯片的GT口单通道传输能力以及连接器精密度等因素，本方案采取三通道GT口同步传输的方式，单个通道的线速率配置为6Gbps，编码方式采用8B/10B方式，数据操作宽度设置为16bit。

(1)帧采集模块

发送端的帧采集模块的输入，一般是视频接口芯片输出的并行数据，包含了点像素时钟信号、行同步信号、场同步信号、数据使能信号、以及图像数据。

发送端帧采集模块的输入接收采集到的原始视频流，作用是将原始视频数据进行初步封装。帧采集模块根据点像素时钟信号、行同步信号、场同步信号、数据有效信号计算出输入视频信号的分辨率以及行编号，根据行同步信号启动每一行数据的行缓存，行缓存采用乒乓缓存机制，也就是当行同步信号来后，将此行有效视频数据以及包含了此行特征信息码的字符进行拼接后组成一个新的数据帧，然后将此新的数据帧写入缓存1；同样的处理方式，下一帧数据写入缓存2，再下一帧数据写入缓存1……,以此类推。本实施例中新的数据帧格式如下：

上表中特征码代表了此帧数据的起始，行号代表此帧数据是这一场数据中的第多少行，有效数据长度表示此行的像素点个数。为了后续操作方便，这里的特征码、行号、以及数据长度全部用3个字节表示。

(2)帧发送模块

发送端帧发送模块的输入与帧采集模块的输出相连，负责将封装好的视频数据分发到多个GT通道。其处理的原理框图如图3所示。

当控制模块识别到行同步信号后，启动对缓存的读取操作。由于视频像素是24位宽，GT采取的是16位宽操作，为了两者进行匹配，缓存的写入位宽是24bit，读取位宽则为48位。控制模块先判断特征码，识别一行视频数据的起始，然后依次读出行号、数据长度以及像素点数据。每一个时钟周期从缓存中读出一个48bit，也就是6个字节，两个像素值。假如这两个像素值分别是R1G1B1和R2G2B2，则将其重组为R1R2G1G2B1B2，然后将其分成3个16bit宽数据，分别是R1R2、G1G2、B1B2，这样每个通道分别传送一种颜色值，每个时钟周期传送两个像素点值。控制模块精确控制视频数据的读取以及重组，并按照严格的同步时序将重组后的数据同时送到三个GT通道启动发送程序。送到单个GT口的数据帧格式如下：

最后每个通道按照以上格式进行数据的发送，也就是每个通道发送3种颜色中的一种，本实施例中通道1发送红色分量，通道2发送绿色分量，通道3发送蓝色分量。

(3)帧接收模块

帧接收模块负责单个通道数据的识别与缓存操作。每个通道接收像素点视频数据的三分之一，由于发送端到接收端存在硬件电路上的延迟差异，各通道到达接收端的K码时刻是异步的，也就是K码到达接收端的时刻不在一个点上，直接对对三个通道的数据进行拼接则会导致像素数据的紊乱。

帧接收模块分成3个独立的子模块，每个子模块负责一个通道数据的接收。每个通道单独工作，依据K码信号来触发各通道的视频数据的识别控制，然后将识别到的数据帧写入缓存。

(4)视频恢复模块

视频恢复模块的输入与帧接收模块的输出相连，负责视频图像像素点的重组与恢复工作。由于GT通道的工作机制、物理链路的不等长等原因，每个GT通道接收到的K码时刻是不一致的，一般具有几十个时钟周期以内的误差。那么以其中任意一个通道的K码作为触发条件，直接对三个通道的视频数据进行拼接的话，则会导致像素点数据的混乱，显示出现闪屏、沟边、颜色不正常等现象，所以需要对三个通道的数据进行视频恢复处理。

状态机模块固定的以某个通道的K码信号作为触发条件，启动对这个通道缓存的数据读取操作，当识别到这个通道的特征码字节后暂停对此通道缓存的读取；再启动对第二个通道缓存的读取，当识别到第二个通道的特征码字节后暂停对第二个通道缓存的读取；然后启动对第三个通道缓存的读取，当识别到第三个通道的特征码字节后暂停对第三个通道缓存的读取。最后启动对三个通道的同步读取操作，这时每一个时钟周期读取出来的数据即是恢复出的原始像素点视频数据。

以本实施例来说，视频恢复处理原理框图如图4所示。

状态机模块固定的以通道1的K码信号作为基准，通过状态机模块来控制每一个通道数据的读出以及像素的拼接。具体地说，当状态机模块识别到通道1的K码信号后，则启动状态机，开始读取通道1的缓存。当从读出的数据当中识别到了通道1中的帧起始特征字符后，暂停对通道1的缓存的读取；再读取通道2的缓存，当从读出的数据当中识别到了通道2中的帧起始特征字符后，暂停对通道2的缓存的读取；再读取通道3的缓存，当从读出的数据当中识别到了通道3中的帧起始特征字符后，暂停对通道3的缓存的读取；

三个通道的特征字符全部读出来以后，每个通道缓存中剩余的数据就是像素点数据。这时状态机模块启动对三个通道缓存的同步读取，并将每个通道读出来的数据进行拼接处理。在第一个时钟周期，同时使能三个通道的读信号，从三个缓存中同时各读取一个16bit数据，组成一个48bit的数据，这个48bit数据即是还原出的这一行有效视频数据的第1个和第2个像素点数据；以此类推，第二个时钟周期还原出这一行的第3个和第4个像素点，第N个时钟周期还原出第2*N-1个和第2*N个视频像素点，直到一行的有效视频像素点全部被还原出来。至此，状态机完成了这一行数据的视频恢复工作，等待下一次的触发条件的来临。状态机的工作流程图如图5所示。

(5)视频重组模块

视频重组模块的输入端连接视频恢复模块的输出端，负责视频数据的重组工作。由于高速串行口的工作机制，即使在发送端是严格按照行场同步时序发送的数据，在接收端两次识别到的K码时刻间隔也不一定相同，那么利用K码信号来恢复帧同步信号，则会出现同步信号抖动的现象。示意图如图6所示。

H1代表GT发送端两个连续K码之间的时序图，H2代表GT接收端收到的K码时序图。T3-T1代表GT发送端的两个连续的K码间隔，T4-T2代表GT接收端收到的这两个K码之间的时间间隔，T4-T2！＝T3-T1，所以如果利用接收到的K码作为帧同步信号则会导致显示质量不佳。

视频信号重组工作原理如图7所示。

数据帧解析模块以K码信号作为对接收缓存的读取开始条件来读取数据帧，通过分析读取到的视频帧头部信息，得到原始视频的分辨率、帧率、以及此行视频的行号信息等。依据得到的分辨率信息可以计算出行消隐时钟周期，场消隐时钟周期；依据分辨率和帧率可以计算出送显所需的基准时钟；依据视频行号则可以得到行信号与场信号之间的同步关系。

视频帧重组模块根据得到的行消隐时钟周期、场消隐时钟周期、有效视频数据个数、行场信号同步关系，对视频数据重新进行封装，封装后的帧格式符合ITU-R(国际电信联盟无线电通信部门)规定的数据结构。在此实施例中，封装后的数据格式如下：

其中EAV以及SAV字符根据下表所示：

控制模块接收帧解析模块的相关参数，同时控制帧重组模块的缓存写入操作，将封装好的数据帧写入乒乓缓存；缓存的乒乓操作原则是：上一帧数据写入一个缓存后，控制模块启动对此缓存的读取操作，同时下一帧数据写入另一个缓存，读写互不干扰；

(6)帧同步模块

视频帧同步恢复模块的工作原理如图8所示。

视频帧同步模块的输入端连接到视频重组模块的输出端，负责输出稳定的帧同步信号以及视频数据。显示缓存是一个双口FIFO，具有两个独立的异步时钟系统，写时钟负责将重组后的数据写入FIFO，读时钟负责将数据依次读取出来送显示。由于写时钟来自GT口的恢复时钟，频率要比读时钟高，所以一行完整的数据帧写入时间比读出时间要短。换句话说，当以K码信号作为写入触发条件时，那么连续的两个K码信号所间隔的时间里，只有一部分时间在写FIFO操作，在这段时间里完成重组数据帧的写入后即转为空闲状态，等待下一次的K码信号触发。

基准时钟生成模块根据得到的视频帧信息，计算出送显的像素点时钟，此时钟也就是显示缓存的读时钟。此时钟不间断的读取出视频数据，永不停止。在同一个行周期里，FIFO写入了多少个数据，就会读取出多少个数据。

控制模块监测异步FIFO的运行状态，控制FIFO的写入读出、异常处理等功能。为了保证读取时FIFO为非空状态，且防止在第一个K码信息来后的第一帧数据被读完，综合考虑FIFO的缓存深度，读取触发条件设置为第二个K码信息来临时。也就是说当第二个K码信息来后，控制模块再启动对显示缓存的读取，这样数据就按照ITU-R规定的数据结构恢复出了视频同步信号，再将其依次输出，送入显示设备进行显示即可。

在有些显示接口芯片或设备中，需要接收行同步信号、场同步信号、数据使能信号以及RGB三原色信号，那么可以将恢复出来的数据帧，根据特征字符对应的关系转换为帧同步信号。以本实施例来说，EAV特征码为FFFF00000000B6B6、SAV特征码为FFFF00000000ABAB的数据帧代表了视频的场消隐期，EAV特征码为FFFF00000000 9D9D、SAV特征码为FFFF00000000 8080的数据帧代表了视频的一行数据，根据字符特征即可生成相应的帧同步信号。这样一个稳定的帧同步信号就被恢复出来了。

参见图9，本发明基于GT接口的多通道视频数据传输装置，包括如下部分：

采集统计单元：数据发送端，根据采集到的并行视频信号的行场信息，统计出每一行有效视频数据所在的行号；

信息写入单元：将每一行有效视频数据连同此行数据所在的行号、有效数据个数、自定义特征码字一起写入到缓存器中；

同步信号读取发送单元：控制模块识别到行同步信号后，该模块启动对缓存的读取，同步送到对应的M个GT通道接口，并同步启动M个GT通道的发送；

数据接收启动单元：数据接收端，每个GT通道独立工作，根据识别到的K码特征字来启动数据的接收工作，将带有行号信息的视频数据存入缓存器中；

控制模块触发单元：以其中某一个通道接收到的K码特征字符所在的时刻来触发控制模块，启动对此通道缓存器中数据的读取与识别；

同步读取单元：启动M个通道缓存的同步读取操作，此时每个通道缓存读取工作同步进行，每一个时钟周期共读取M个位宽为(N/M)bit的数据；

像素点恢复单元：根据数据发送端送到GT通道的数据顺序，反过来对这M个位宽为(N/M)bit的数据进行拼接处理，逐一恢复出每个视频像素点的数据，直到此行有效数据全部恢复完成；

像素点时钟计算单元：帧重组模块依据恢复后数据得到分辨率与帧率信息，计算出送显所需要的像素点时钟频率，然后通过接收端的系统时钟通过锁相环产生此像素点时钟；

像素点时钟读出单元：通过此像素点时钟依次读出缓存中的数据，并将此数据流按照ITU-R标准格式进行重定义后，即可直接驱动显示系统进行显示。

本发明的技术要点：

(1)一种基于多通道GT接口的视频数据同步分发机制。将同一个视频像素点平均分成M份，加入特征信息码后形成M份数据流，然后通过M个GT通道启动同步发送。解决了高分辨率下单通道GT口达不到数据传输性能要求的问题；

(2)一种基于多通道GT接口的视频数据接收与重组方法。视频数据的像素值是分成多个GT口接收的，每个通道异步工作，接收到的帧起始时刻是不一样的，若不加处理就对视频数据进行拼接，则会导致连续的视频像素点值错误。本发明采用单通道异步接收，多通道协同处理，对像素点数据进行重组后得到原始视频数据的方式，解决了上述问题。

(3)一种异步高速传输模式下，帧同步信号恢复的方法。在高速串行口的接收端，接收到的视频数据没有帧同步码，只有视频数据流。本发明在视频流中依据K码信号作为一行视频的起点，根据视频流中嵌入的特征信息码得出视频的分辨率、帧率等基本信息，并将视频基本信息与纯视频数据分离；然后将数据采用两级缓存模式，逐步按照ITU-R标准格式恢复出视频数据流；最后采用本地生成的像素点时钟信号恢复出稳定的行同步信号以及视频数据。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。