广东省深圳市捷科佳视科技有限公司

捷科佳视系列液晶拼墙分散式FPGA阵列架构为硬件基础,它能对输入到处理器的多路VEDIO、RGB、VGA、DVI等信号进行分别处理显示。通过图像拼接处理器，把输入到大屏幕的信号，通过分段分割*处理在多个显示单元上拼接成一个完整的逻辑画面，方便电子地图及其它信息以完整的形式显示出来。控制器采用两项*的大屏幕显示技术（视频窗口）和（虚屏技术），可以在大屏幕显示墙上以任意位置，任意大小开窗口显示多路视频图像和整幅完整的计算机及网络拼接图像，由于采用了虚屏技术，*的视频窗口，图形窗口，文本窗口可以在整个显示墙上任意拖动，任意缩放。由于嵌入式拼接控制器的每个显示单元为单独运算管理，控制器采用环路入环出控制功能,支持多路信号同时使用时无需增加矩阵切换器，解决了传统的矩阵切换画面功能,同时也为客户节约了投资成本.

  　　
　　  捷科佳视系列液晶拼墙以三星DID液晶示屏为基本显示单元，集*新的液晶显示技术和新开发的纯硬件嵌入式控制器为一体拼接单元，*的输入信号可以自由的显示在显示墙窗口中，*支持图像的跨屏、漫游、画中画、叠加、缩放、单屏多画面显示等高端显示功能。控制器根据客户的使用要求量身定做，专机*，能**的发挥显示单元的效能。以高清画质，组合灵活多样，显示内容丰富，给用户*大的自由设计空间，提供震撼的显示效果

  　 液晶拼接墙是一种*的大屏幕拼接方式，可实现真正无限拼接的新一代平板显示产品,平板拼接显示技术将是下一代拼接显示系统的主流应用技术。液晶显示技术经多年发展，已在平板拼接显示领域占据重要*。拼接墙*、*、长寿命、维护成本低、功耗低、*、高清晰，窄边拼缝等优点,已经屹立于监控领域**

一、*的FPGA硬件图形并行处理技术

FPGA(Field Programmable Gate Array)，称为现场可编程逻辑阵列，是*近新发展的硬件技术。FPGA芯片具有速度快，并行处理，功能灵活的特点，但芯片本身只是一个空白的硬件平台，不具备任何功能，需要技术人员根据自己的要求对其进行硬件编程。KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+的处理*就是FPGA芯片阵列。

系统具有*信号处理技术，*高分辨信号输入输出的实时处理。KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+采用DDR技术作*数据缓存，运用流水线技术，对*信号进行分级顺序处理，*了信号的实时性。系统输入标准分辨率可*1920x1200x60Hz，非标分辨率可以*更高，并且*每一祯*够实时的处理完毕，输入与输出之间没有时间拖延。在多单元显示一路信号、一单元显示多路信号、多单元多信号漫游叠加等情况下，显示信号均无延迟。即便在*输入信号都漫游叠加在一起的*限情况下，*信号一样保持动态实时性。

系统采用基于输入端口的信号并行处理技术，*的增加了输入信号个数。系统通过芯片阵列，对*图形数据流进行逐级处理，每一路信号输入都对应一列处理器。这样就相当于很多处理器同时工作，做到数据的并行处理，*大的*了系统运算速度。*的使用并行处理技术使得数据得到分散处理，没有了工控机单处理器的速度瓶颈，从而使得系统对输入信号个数不敏感。就是说增加信号输入个数，并不增加系统的总体运算负担，这样系统就能够接纳多个*信号。能够*的进行多路VGA/RGB信号输入，是KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+与普通插卡式工控机相比，*大的性能优势。

系统属于纯硬件数据处理，没有运行Windows和Linux操作系统，不是一台计算机，不需要硬盘、光驱、显卡等辅助设备。

二、*新的基于LVDS*数字信号交换体系

KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+采用*输入通道并行方式进入*处理模块，每条总线使用4个*LVDS信号，这与工控机拼接控制器的PIC总线有本质上的区别。

    普通工控机的PCI总线，基本结构是多个PCI插卡使用同一组总线，一般是32个数据位。如下图所示，6个卡使用同一PCI总线，实际上进入*处理器的数据只能是其中的一个卡上的信号，PCI总线要分时复用。由于CPU*处理器同一时间只能处理一个信号，这样的总线结构对于这样的CPU正好适合。KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+采用并行处理结构，这样的总线是远远达不到处理器速度需求的。

工控机的PCI总线结构

    为适应*并行数据处理要求，KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+采用并行总线接入方式，就是说每个通道都有独自的总线接入*处理系统。多个通道采用并行的方式可以实时的将数据送入*的FPGA处理阵列。

    如果每个输入通道都使用PCI总线，那么*终形成的输入线数量会多得*。在FPGA*处理部分中，也许要多组信号进行实时交换。如果也采用并行总线结构，那么系统间的连线数量会成几何上升，使得系统*终无发实际使用。

为解决此结构问题，我们采用*速LVDS进行信号传输。LVDS，是低电平数字信号的简称，其特点是用两根线差分传输一个数字状态，线间电压低，信号传输速度快，本系统中使用的LVDS信号速度为2.5G/S，信号额定**度可以*4G/S以上。使用LVDS进行图像传输，4组线即可传送*频的显示信号。是用*串行信号，*大的减少了系统连线的，使得每个输入输出通道只使用4组线与系统*计算单元连接。LVDS信号与并行总线信号，*常见的体现是硬盘ATA的并行排线接口和新型硬盘SATA的LVDS接口。下图为KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+基本系统节构图。

KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+多通道并行总线结构及串行通信方式

三、KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+与普通工控机拼接卡系统的性能比较

目前使用的图像拼接控制器，大体分为两种。一种是组装的工控机，需要从国外购买显示处理卡进行组装，另一种就是硬件拼接处理器。

用工控机组装拼接控制器，需要插多个显示卡，多卡使用同一组PCI总线，占用PCI总线资源，使用同一个CPU计算，分时占用CPU资源，其结果是机器性能很*上取决于工控机CPU计算速度和PCI总线传输速度。以普通Inter Core II，2.4G的CPU为例，可以接受4路VGA/RGB 1024x768信号和8路或9路Video信号，可以支持16路输出。

一台普通插卡式拼接控制器的性能如下：

系统结构：计算机结构；

计算*：一个CPU，分时计算*信号

数*输：8-12个PCI插槽；266-533MHz系统总线，各信号分时占用总线；

输出通道：数量2-32个；输出通道分辨率640x480到1280x1024像素；

输入视频：个数1-8个；格式NTSC或PAL自适应；8路Video卡，视频信号不能叠加；

输入RGB：个数1-4路；时钟速度123M；采样颜色深度16bpp；

系统支持：WindowsXP/2000

软件支持：设备提供上自开发软件

控制：本地键盘鼠标、远程鼠标键盘

需要注意的是：

当VGA/RGB信号多于2路时，系统分配给每路VGA信号的处理时间不足，导致信号实时性降低，基本现象就是鼠标和动态图像的不连续；

有些工控系统*具有24bpp的采样颜色深度，事实上在实际使用中，由于计算速度的限制，都只用到16bpp颜色；

采用网络接口采样的方法增加RGB输入信号数量，并不能节约系统资源，结果仍然是多个信号同时显示的时候，图像实时性受影响。并且网络信号采样的质量、实时性等受到网络速度、通信质量等环境影响，有*未知性和不稳定性。实际计算，一路1280x1024@60Hz的普通计算机图像信号，包含的数据速度为：1280(水平像素)x1024(垂直像素)x60(刷新率)x3(颜色深度24位)字节，即一秒钟需要的数据量为235,929,600字节，即235M字节。加上TCP/IP协议包的头尾，实际需要的网络速度为300M。就是说，对于100M以太网，传一路VGA信号，只能传送*数据的1/3，实际发送的数据每秒20桢。如果同时传送两路VGA信号，直接导致信号严重失真，不能实时显示，播放图像是图像跳动。

KMVC-0X-0Y0Z-PLUS+拼接控制系统采用全硬件设计，与工控机有本质区别。系统采用多通道分离处理，*数据并行处理；使用FPGA阵列并行处理信号，速度快，支持通道个数多；系统主控芯片与系统计算芯片分离，采用主程序串行控制；不属于工控机，不运行Windows/Linux操作系统，不存在计算机**问题，不存在软件系统维护问题；数据实时处理，不需要硬盘、光驱等海量存储设备；设备支持全年24小时运行，不需要*维护。其基本性能特点如下：

系统结构：

并行总线处理结构，*LVDS总线，速度180Gb/s

输入视频：

单系统1-72路，无需级联扩展；

格式NTSC或PAL自适应；

Video信号*动态图像补偿；

信号任意拉伸、压缩，可以在多屏内任意位置开窗口，信号任意跨屏漫游，叠加(信号叠加层数4层)，图像实时性不受影响；

输入RGB：

实时页面存储，分级数据预处理；单系统1-72路，无需级联扩展；

采样深度3*pp真彩色；

分辨率640x480到1920x1200像素，可**分辨率的支持功能；

支持DVI-I模拟数字接口；

信号任意拉伸、压缩，可以在多屏内任意位置开窗口，信号任意跨屏漫游，叠加(信号叠加层数4层)，图像实时性不受影响；

输出通道：

实时页面存储，数量1-72个，内部级联后，可依据当前显示窗口数无限扩展；

分辨率640x480到1920x1200像素，可**分辨率的支持功能；

支持DVI-I模拟数字接口；

系统支持：

不需要系统日常维护，不需要电脑支持

软件支持：

Multi-View远程控制软件

控制方式：

RS232串口、红外遥控、100/1000Mbps网络(TCP/IP协议)