專利名稱：Vga數(shù)據(jù)采集卡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及高速信號數(shù)字化通訊技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種VGA數(shù)據(jù)采集卡。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代社會正向數(shù)字化、信息化方向高速發(fā)展，在這一過程中，往往需要大量的數(shù)據(jù)傳輸。隨著數(shù)字多媒體技術(shù)和現(xiàn)代化教學(xué)手段的不斷發(fā)展，對VGA(Video GraphicArray顯示繪圖陣列)輸出信號的實時采集壓縮需求越來越多。在遠(yuǎn)程教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等環(huán)境下，客戶端希望接收到的不僅僅是人物活動的視頻(教師授課畫面)，還希望能同時接收到教師所使用的教學(xué)用的筆記本、教師機(jī)等的顯示畫面，以便全方位地了解教學(xué)內(nèi)容。這就是所謂的“雙視頻流”、“多視頻流”技術(shù)。
采集VGA信號的傳統(tǒng)方法有兩種第一、通過VGA/AV(音、視頻)轉(zhuǎn)換卡，例如Key300、Key500、Key700等視頻轉(zhuǎn)換器，把模擬VGA轉(zhuǎn)為模擬視頻，再采用視頻采集壓縮卡進(jìn)行處理。這種方法的優(yōu)點在于不需要在教師機(jī)上安裝軟件，只需將VGA輸出接到設(shè)備上即可，同時，實時性高，基本可以做到全實時(每秒25幀)的采集和壓縮。但缺點也是眾所周知的VGA信號的分辨率一般為1024×768或800×600，AV視頻的分辨率一般采用CIF(一種圖形格式)格式，即352×288，將VGA信號轉(zhuǎn)換為AV視頻信號以后，即使不壓縮，清晰度也大大降低，基本上文字、網(wǎng)頁等內(nèi)容幾乎無法看清，再經(jīng)過壓縮，信號質(zhì)量已經(jīng)非常差，很難滿足實際教學(xué)的需求。
第二、采用軟件抓屏方式。這是傳統(tǒng)的電子教室等軟件通常采用的方法，需要在教師機(jī)上安裝一個軟件，以固定幀率(比如每秒5幀)捕捉屏幕，并用軟件進(jìn)行壓縮。其優(yōu)點是可以做到低失真甚至無失真壓縮，保證了文字、圖片、網(wǎng)頁等內(nèi)容的清晰。但同時，存在兩個致命的缺憾1、由于在教師機(jī)上安裝軟件進(jìn)行抓屏和壓縮，會嚴(yán)重影響教師機(jī)的性能。統(tǒng)計表明，即使在高主頻的奔騰IV機(jī)器上，要達(dá)到每秒10幀的采集壓縮速度，也會占用高達(dá)30％～50％d的CPU資源，這勢必嚴(yán)重干擾正常的軟件操作和性能；
2、在播放視頻文件時，軟件抓屏方式無法采集到畫面。這是由于顯卡一般在播放視頻時采用的是Video Overlay(視頻覆蓋)技術(shù)進(jìn)行處理的方式，抓屏?xí)r視頻部分采集到的只是一個黑窗口。有些抓屏軟件會采取禁用DirectX(微軟公司的對硬件編程的接口)的方式來獲取到所播放視頻的內(nèi)容，但這樣會導(dǎo)致顯示性能急劇降低，是實際使用所不允許的。
VGA模擬信號的實時采集壓縮對硬件要求很高。分辨率為1024×768，24位真彩色，刷新頻率75Hz時，要求的采樣速度至少達(dá)到1024×768×75×24bps，即超過1Gbps的數(shù)據(jù)量，這還沒有考慮到行消隱、場消隱的時間。如此高的數(shù)據(jù)量，對板卡設(shè)計、軟件算法等都提出了非常高的要求，這也是長時間以來沒有成熟的VGA采集卡問世的重要原因。同時，一般的模擬視頻壓縮只針對CIF格式或D1(一種圖形格式)格式(分辨率720×576)信號，對分辨率高達(dá)1024×768的VGA信號如何實現(xiàn)實時高效壓縮，也是難題之一。
這就需要開發(fā)一款VGA信號的實時采集壓縮的VGA數(shù)據(jù)采集卡，它可以把輸入的VGA模擬信號實時采集壓縮，既能保證信號的連續(xù)實時，又能保證清晰不失真。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本實用新型的目的是開發(fā)一款VGA信號的實時采集壓縮的VGA數(shù)據(jù)采集卡，它可以把輸入的VGA模擬信號實時采集壓縮，既能保證信號的連續(xù)實時，又能保證清晰不失真。
本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種VGA數(shù)據(jù)采集卡，由可編程邏輯門列陣FPGA電路、模擬/數(shù)字信號A/D轉(zhuǎn)換器、存儲電路、外設(shè)部件互連標(biāo)準(zhǔn)PCI總線橋芯片及外接接口電路；A/D轉(zhuǎn)換器、存儲電路、PCI總線橋芯片分別與FPGA電路相連，A/D轉(zhuǎn)換器采集輸入的VGA模擬信號，外接接口電路連接上位機(jī)。
所述的A/D轉(zhuǎn)換器為將分量視頻RGB模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)換器。
所述的A/D轉(zhuǎn)換器為將亮度和色差YUV模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)換器。
所述的存儲電路可以為同步動態(tài)存儲器SDRAM。
所述的外接接口電路為PCI局部總線BUS接口。
由以上技術(shù)方案可知本實用新型所述的VGA數(shù)據(jù)采集卡，由可編程邏輯門列陣FPGA電路、模擬/數(shù)字信號A/D轉(zhuǎn)換器、存儲電路、外設(shè)部件互連標(biāo)準(zhǔn)PCI總線橋芯片及外接接口電路；A/D轉(zhuǎn)換器采集輸入的VGA模擬信號，也就是RGB模擬信號；RGB模擬信號經(jīng)過A/D采樣后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過FPGA電路寫入SDRAM作為緩存，再經(jīng)FPGA電路從SDRAM中將采集的數(shù)據(jù)讀出通過PCI總線橋芯片由PCI局部總線BUS接口傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，由上位機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、壓縮、傳輸?shù)忍幚?。它可以把輸入的VGA模擬信號實時采集壓縮，既能保證信號的連續(xù)實時，又能保證清晰不失真。


圖1為本實用新型所述數(shù)據(jù)總線轉(zhuǎn)接卡結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本實用新型所述的VGA數(shù)據(jù)采集卡，其具體實施方式
如圖1所示一種VGA數(shù)據(jù)采集卡，由可編程邏輯門列陣FPGA電路、模擬/數(shù)字信號A/D轉(zhuǎn)換器、存儲電路、外設(shè)部件互連標(biāo)準(zhǔn)PCI(Peripheral Component Interconnect)總線橋芯片及外接接口電路；A/D轉(zhuǎn)換器、存儲電路、PCI總線橋芯片分別與FPGA電路相連。所述的A/D轉(zhuǎn)換器為將分量視頻RGB模擬輸入InPut信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)換器。所述的存儲電路為同步動態(tài)存儲器SDRAM(SynchronousDRAM)。所述的外接接口電路為PCI局部總線BUS接口。
A/D轉(zhuǎn)換器采集輸入的VGA模擬信號，也就是RGB模擬信號；RGB模擬信號經(jīng)過A/D采樣后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過FPGA電路寫入SDRAM作為緩存，再經(jīng)FPGA電路從SDRAM中將采集的數(shù)據(jù)讀出通過PCI總線橋芯片由PCI局部總線BUS接口傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，由上位機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、壓縮、傳輸?shù)忍幚怼?br> 這里所述的RGB模擬信號還可以為亮度和色差YUV模擬信號(亦稱YCrCb)，是被歐洲電視系統(tǒng)所采用的一種顏色編碼方法。
本實用新型所述的VGA數(shù)據(jù)采集卡是用24位高精度A/D對VGA畫面進(jìn)行采集，這樣保證所采集畫面的高度清晰逼真。具有高精度的優(yōu)點。
本實用新型所述的VGA數(shù)據(jù)采集卡對RGB信號進(jìn)行實時采樣，能夠滿足每秒25幀以上的實時采集壓縮。具有實時性強的優(yōu)點。
本實用新型所述的VGA數(shù)據(jù)采集卡的采樣帶寬可以達(dá)到600MHZ，所支持的VGA畫面包括VGA～極速擴(kuò)展圖形陣列UXGA的所有分辨率和刷新率，最大可支持1024*768*75HZ，且與畫面顯示內(nèi)容無關(guān)，不論顯示的是視頻、文字、圖片、網(wǎng)頁，都可保證清晰、連續(xù)、穩(wěn)定，從而最大限度地滿足用戶的需求。具有范圍寬的優(yōu)點。
本實用新型所述的VGA數(shù)據(jù)采集卡對采樣后的數(shù)據(jù)不做任何壓縮等處理，可以保證采樣數(shù)據(jù)的完整性，保證了VGA畫面的質(zhì)量。具有完整性好的優(yōu)點。
本實用新型所述的VGA數(shù)據(jù)采集卡在外接VGA信號發(fā)生變化，例如分辨率、刷新頻率變化時，會以中斷方式通知驅(qū)動程序，驅(qū)動程序可根據(jù)此信號自動調(diào)整顯示方式，也可將此信息發(fā)送給上層應(yīng)用程序，從而實現(xiàn)信號的自動識別。同時，應(yīng)用程序也可通過相應(yīng)的接口函數(shù)讀寫硬件寄存器，對采集信號的亮度、色度、對比度、清晰度等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。
以上所述數(shù)據(jù)總線轉(zhuǎn)接卡及其數(shù)據(jù)處理裝置，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
與有代表性的具體實施方式
，同時所述數(shù)據(jù)總線轉(zhuǎn)接卡的結(jié)構(gòu)也僅是有代表性的結(jié)構(gòu)；但本實用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種VGA數(shù)據(jù)采集卡，其特征在于，由可編程邏輯門列陣FPGA電路、模擬/數(shù)字信號A/D轉(zhuǎn)換器、存儲電路、外設(shè)部件互連標(biāo)準(zhǔn)PCI總線橋芯片及外接接口電路；A/D轉(zhuǎn)換器、存儲電路、PCI總線橋芯片分別與FPGA電路相連，A/D轉(zhuǎn)換器采集輸入的VGA模擬信號，外接接口電路連接上位機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的VGA數(shù)據(jù)采集卡，其特征在于，所述的A/D轉(zhuǎn)換器為將分量視頻RGB模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的VGA數(shù)據(jù)采集卡，其特征在于，所述的A/D轉(zhuǎn)換器為將亮度和色差YUV模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)換器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的VGA數(shù)據(jù)采集卡，其特征在于，所述的存儲電路可以為同步動態(tài)存儲器SDRAM。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的VGA數(shù)據(jù)采集卡，其特征在于，所述的外接接口電路為PCI局部總線BUS接口。
專利摘要本實用新型所述的VGA數(shù)據(jù)采集卡，由可編程邏輯門列陣FPGA電路、模擬/數(shù)字信號A/D轉(zhuǎn)換器、存儲電路、外設(shè)部件互連標(biāo)準(zhǔn)PCI總線橋芯片及外接接口電路；A/D轉(zhuǎn)換器采集輸入的VGA模擬信號，也就是RGB模擬信號；RGB模擬信號經(jīng)過A/D采樣后轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過FPGA電路寫入SDRAM作為緩存，再經(jīng)FPGA電路從SDRAM中將采集的數(shù)據(jù)讀出通過PCI總線橋芯片由PCI局部總線BUS接口傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，由上位機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、壓縮、傳輸?shù)忍幚?。它可以把輸入的VGA模擬信號實時采集壓縮，既能保證信號的連續(xù)實時，又能保證清晰不失真。
文檔編號G09G5/00GK2862174SQ20052010326
公開日2007年1月24日 申請日期2005年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月5日
發(fā)明者曹偉, 劉江 申請人:北京競業(yè)達(dá)數(shù)碼科技有限公司