基于FPGA的多格式输入视频采集卡的设计的任务书.docx

基于FPGA的多格式输入视频采集卡的设计的任务书
任务书
一、任务背景
随着数字视频技术的飞速发展，视频采集卡作为影视制作、视频会议、教育培训等领域中重要的输入设备，成为了数字视频系统中不可或缺的核心组成部分。而多格式输入视频采集卡作为一种新兴发展的视频采集卡类型，其可以实现对多种视频格式输入的支持，且兼容各种操作系统，可以满足不同应用场景对输入源的要求。因此，基于FPGA的多格式输入视频采集卡的设计和实现具有重要意义。
目前市面上多格式输入视频采集卡的设计大多采用CPU和DSP芯片进行，然而这些方案存在一些问题，如成本高、功耗大、处理速度慢等。而基于FPGA的多格式输入视频采集卡能够充分发挥FPGA并行计算的性能优势，实现高速、低成本、低功耗的输入处理，是当前设计视频采集卡所热衷的方案之一。
二、任务目标
本次任务旨在设计一款基于FPGA的多格式输入视频采集卡，要求实现以下功能：
1.支持HDMI、VGA、CVBS等多种视频格式输入；
2.支持图像分辨率自适应，能够自动识别输入图像分辨率，并进行适配；
3.支持色彩格式转换和图像缩放，能够将不同格式的图像转换为所需输出格式；
4.支持多种操作系统，适用于Windows、Linux等各种操作系统；
5.具有稳定性和可靠性，能够长时间稳定运行并保证数据准确性；
6.系统成本要求不高，主要采用FPGA实现，并尽可能使用低成本组件。
三、实现方法和技术路线
1.硬件设计：
（1）信号输入部分，以HDMI、VGA、CVBS等多种视频格式为输入源，采用电路保护和信号放大处理。
（2）信号解码部分，采用FPGA芯片实现基于高速的视频解码器，能够实现多种标准视频格式的解码，同时支持图像分辨率的识别和适配。
（3）色彩格式转换以及图像缩放部分，采用FPGA内部芯片实现，实现将不同格式的图像转换为需要输出的格式并进行图像缩放。
（4）采样时钟同步部分，采用锁相环（PLL）技术实现时钟同步和数据捕获，保证数据在传输过程中的稳定性和准确性。
2.软件设计：
（1）应用程序开发，基于操作系统进行图形化设计开发，实现调用采集卡驱动程序、图像处理程序以及视频播放程序等功能。
（2）FPGA程序设计，采用Verilog语言进行FPGA程序设计，实现视频解码、图像处理和数据传输等功能。
（3）驱动程序设计，依据操作系统的特性，编写采集卡的驱动程序，使得操作系统能够调用采集卡的接口。
四、可行性分析
本次任务涉及到硬件设计、软件设计以及FPGA程序设计等多方面技术，需要涉及多种专业知识并进行多方面的集成应用，因此存在一定可行性风险。
但是，考虑到团队技术实力较强，且本次任务重点在于FPGA的应用和集成设计，通过合理分工、高效协作和充分利用已有的设计资料，本次任务完全具备可行性。
五、任务周期
本次任务周期为4个月，涵盖了需求分析、系统设计、硬件和软件开发、测试及集成等阶段。具体任务分解如下：
1.需求分析：1个月
2.系统设计：1个月
3.硬件和软件开发：2个月
4.测试与集成：1个月
六、任务成果
完成本次任务后，将具备如下成果：
1.基于FPGA的多格式输入视频采集卡的详细设计文档；
2.基于FPGA的多格式输入视频采集卡的硬件原理图、PCB图和BOM单；
3.采集卡的驱动程序和应用程序；
4.基于FPGA的多格式输入视频采集卡的列表文件和测试结果文件。