单向视频光端机的设计与研究

摘要

煤炭在我国一次能源中占据主导地位,大多矿井的开采条件恶劣,矿难的频繁发生,严重威胁到了矿工的生命安全。如何保证煤炭的安全生产,提高工作效率,已成为煤炭企业亟待解决的问题。视频监控具有直观、清晰等特点,矿井远程视频监控系统有助于及时了解矿井生产状况,可减少矿难的发生。光端机作为矿井远程视频监控系统的重要传输转换设备,因此,开展光端机的研究具有重要意义。
　　本文将数字技术和光纤通信技术相结合,基于可编程逻辑处理器 FPGA技术研制了一款视频光端机的设计方案。采用时分复用、串行数字视频传输方式实现了4路视频在一根光纤中同时传输。系统硬件部分主要包括视频处理模块、光收发模块以及各部分与 FPGA接口模块等,视频处理模块主要选用 AD9280和AD9708完成视频A/D与D/A转换,光收发模块选用湖北武汉启晟科技有限公司生产的型号为NM365X-L/NM665X-L的单纤双向光收发一体模块,控制部分选用Altera公司CycloneII系列芯片EP2C35F6728C为核心处理芯片。系统软件部分主要由 FPGA控制实现,其功能主要包括控制视频 A/D、D/A转换,完成数据的时分复用与解复用、8B10B编解码和并/串、串/并转换等。文章最后给出了系统调试平台和测试结果,实验结果表明,该款光端机系统工作性能稳定,信号传输效果好,适用于煤矿视频监控系统中。

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1 绪论

1.1 课题背景

1.2 光纤通信的传输原理与特点

1.3 光端机发展现状及趋势

1.4 本文主要工作及基本结构

2 光端机的设计原理与分析

2.1 光端机的基本结构

2.2 视频信号的数字化

2.3 数字信号的并/串传输

2.4 时分多路复用传输

2.5 本章小结

3总体方案设计

3.1 基本设计思想

3.2 系统结构

3.3 主要元器件的选择

3.4 系统性能指标

3.5 本章小结

4 系统硬件电路设计

4.1 发送端视频处理模块

4.2 接收端视频处理模块

4.3 光收发模块

4.4 本章小结

5 系统软件控制设计

5.1 FPGA开发平台简介

5.2 A/D、D/A转换控制实现

5.3 时分复用与解复用设计

5.4 光传输线路码8B/10B的设计与实现

5.5 并/串、串/并转换

5.6 本章小结

6 系统调试

6.1 电源模块调试

6.2 FPGA模块调试

6.3 视频A/D、D/A模块调试

6.4 整机测试

6.5 本章小结

7 总结与展望

参考文献

作者简历

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