数字视频信号处理系统中PLD技术的应用探讨

摘 要：随着科技的快速发展，数字视频显示屏更加先进，其作为大型二极管点阵现实设备，主要为计算机输出视频数据提供信号。由于计算机的视频信号传输速度比较快，电路比较复杂，需要存储大量的信息数据，而传统的单片机驱动结构无法满足计算机数字视频信号处理的需求，所以只有利用PLD技术，才能够实现数字逻辑的集成电路，利用编辑来实现数字视频信号处理功能。本文对PLD芯片技术进行了简要分析，并提出了PLD技术在数字视频信号处理系统中的应用方式。

关键词：数字视频；信号；PLD技术；编程

在传统的数字视频信号处理系统中，主要利用电路板来实现视频信号处理系统的功能，但是随着计算机技术的高速发展，这种集成电路已经无法满足数字视频的要求，必须借助PLD技术的逻辑功能，通过可编程逻辑器件来作为处理系统的载体，才能实现数字视频信号处理工作。在PLD技术环境下，只需要利用变成就能够达到电子系统功能。而且运用PLD处理数字信号能够存储大量的信息，数字信号传输的速度更快，能够连续模拟真实世界的视频和音频信号，同时可以自动过滤信号波。以数字视频信号处理系统为应用平台，合理运用PLD技术，能够提高视频图像的质量，促进新产品的开发，使系统设计更加灵活、安全，同时提高了系统的工作效率。因此，本文基于PLD技术的特征和优势，对数字视频信号处理系统中PLD技术的应用可行性进行了综合论述。

1 PLD的结构和分类描述

数字逻辑器件包含了逻辑门、触发器以及译码器等几种标准产品，而数字逻辑的软件配置又分为单片机器件、专用集成电路ASIC，其中专用集成电路可以分为各种定制器件以及可编辑逻辑器件，也就是我们所说的PLD。PLD结构为在数据输入进来之后，把数据转入到控制电路，然后在“与”、“或”阵列中处理数据，最后通过输出控制电路来输出数据。而PLD一般分为这样几大种类，其中根据PLD的集成密度、可编辑性以及制造工艺分为：EDA、CPLD和FPGA技术，下面进行具体分析：

1.1 EDA技术

EDA技术主要指的是依托于计算机操作系统，来应用各种电子信息技术和智能化处理技术，从而设计出自动化电子产品。在PLD技术中运用EDA工具起到至关重要的作用，而EDA的核心部分就是利用计算机来实现电路设计的自动化，提高计算机电路的自動化程度。而我国对于EDA软件性能的开发程度比较低，只有不断改进和完善，才能提高EDA技术的性能。

1.2 CPLD技术

CPLD主要指的是比较复杂的可编程逻辑器件，这种逻辑器件规模比较庞大，而结构层次非常复杂，能够组成规模庞大的集成电路，需要用户在实践应用中根据实际需求来构造数字集成电路，才能实现数字集成电路的逻辑功能，在电子产品的组成部分中，CPLD器件是至关重要的。

1.3 FPGA技术

FPGA主要指的是现场可编程门阵列，其主要运用于专用集成电路领域中的半定制电路设计，而对于半定制电路能够起到积极作用，不仅弥补了半定制电路的缺陷，而且提高了可编程器件门电路的运作效率。

2 PLD技术在数字视频信号处理系统中的应用方式

2.1 PLD技术在大屏幕显示屏中的应用

大屏幕显示屏的结构主要分为这几个部分：视频的信号源、信号驱动部分以及视频显示部分。其中视频信号源主要运用的是数字和模拟端口都具有的显卡。在视频信号源接口中，由模拟接口来为显示器输送信号源，然后通过数字接口来提供显示屏需要的信号源。在信号源进入信号驱动部分之和，首先对每帧的RGB 数据划分区域，然后把这些视频信号缓存处理起来，最后把RGB 数据转化成脉宽调制信号，传输到显示屏的屏幕上。视频显示部门主要指的是LED显示屏，一般由LED材料组成，LED显示屏的大小为10平方米左右。LED显示屏的电路结构非常简单，主要是以几块LED显示块拼凑起来的。在LED显示屏的背面主要由扫描电路构成的。其中LED显示块由各种发光元单位排列起来的。由于各个发光元单位之间具有分离性，所以必须通过特定的数字驱动方式才能控制发光元的发光工作。发光元的工作状态也是被控制电路控制起来的。在LED显示屏的控制电路中，不仅要控制各种数据信息的传输，而且要让发光元信号在计划时间内传输到大屏幕上。LED大屏幕的数据传输速度非常快，其信号频率可以达到921.6MHZ。

正是由于大屏幕显示屏的工作频率比较高，所以运用常规电路无法满足大屏幕显示屏的工作要求，只有采用PLD技术才能满足大屏幕显示屏的工作效率，可以利用划分传输以及并行传输的方式来组成电路。才能提高工作频率。在设计LED显示屏的驱动板输出接口以及扫描电路时，可以适当地应用串行和并行的信号传输方式。这样可以减少传输线的构造，提高信号传输频率，利用串行并行移位锁存，然后对信号512区域和16行区域进行扫描，确定扫描信号。

2.2 器件编程方式

PLD技术的功能主要体现在可编程逻辑器件上，在器件中装入逻辑综合后的熔丝图文件就是对器件进行编程。在数字视频信号编程中主要采用的是串行读入和串行读出的编程方式，在熔丝图文件中主要包含了几十个K的字节文件，所以编程一般需要十几秒的时间。当印刷板上面的可编程逻辑器件增多后，那么就不能采用熔丝图文件编程，能够运用菊花链编程方法。这样可以大大节约印刷板上的空间，为印刷板提供更多的空间融入可编程逻辑器件，这样才能提高系统的稳定性。菊花链编程方式一般运用在空间边角狭隘的印刷板上，而印刷板上具有很多可编程逻辑器件，在印刷板上进行布局非常困难，只有通过菊花链编程才能提高印刷板的编程效果。如果印刷板的空间比较大，能够接纳多个可编程逻辑器件，那么就可以采用其它编程方式，如果一味地应用菊花链编程，可能会给编程调试造成一些困难，无法找到编程中存在的问题。

2.3 PLD技术在新型电子产品或样机中的应用

PLD技术是基于可编程逻辑器件构成的，所以PLD技术能够实现在线编程。目前，PLD技术一般运用于新型电子产品或样机开发中，通过应用PLD技术，能够从整体上提高产品性能，使电子产品的功能更加齐全，有效缩短开发时间，节约开发资金，为电子企业创造更大的经济效益，推动电子产业的发展。

PLD可编程逻辑器件在大批量生产之后，能够扩大电子产品的生产规模，同时电子企业利用PLD技术也能扩大生产经营规模，PLD技术早就的低成本加上高质量，能够使电子产品更加先进，滿足消费者的消费需要。在电视、游戏机以及电脑显示屏中，可以通过在线可编辑技术不改变线路主板，而增加产品的功能，使产品的程序更加完善。

2.4 在输入奇偶检验电路和三态缓冲器中应用PLD技术

输入奇偶检验电路主要拥有奇、偶检验两个输出端口，可以对信号数据进行奇偶检验，发送和接收信息非常方便，得出的奇偶检验和更加精确。在奇偶检验电路中应用FPGA器件，能够使复杂的逻辑结构更加简单，有利于提高奇偶检验效率。三态缓冲器可以用来缩少信息传输线，在许多计算机数字视频信号处理系统中需要应用大量的传输线路，然后把信号汇总到总线传输中，但是信息也是分为不同的时间段传输的。在三态缓冲器中应用FPGA器件的总线，使总线传输驱动信号，更加稳定、方便。

3 总结语

综上所述，在大屏幕显示屏、电子产品、样机和奇偶检验线路中应用PLD技术，能够提高编程效果，使数字视频信号传输更加灵活、快捷。随着科技的发展，PLD技术在数字视频信号处理系统中的应用具有更加广阔的发展空间，不仅可以用来设计更加复杂的集成电路，而且能够使视频传输的图像更加清晰。

参考文献

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[2]田学牧，李羿成.PLD 技术结合 DSP 应用研究[J].电子制作，2012，（9）：30.

[3]黄慧精. 浅谈PLD技术在计算机数字视频信号处理系统中的应用[J]. 数字技术与应用，2016，08：245.

作者简介

童建华（1957-），男，汉族，无锡，本科，教授，研究方向：电子技术应用（音频设备技术，视频设备技术）。