Mit der breiten Anwendung der 4K-Ultra-HD-Videotechnologie in Bereichen wie Medizin und Sicherheit werden FPGA (Field Programmable Gate Arrays) häufig gemeinsam zur Verarbeitung großer Ultra-HD-Bildaufgaben eingesetzt. Zur Lösung des Problems der niedrigen Datendurchsatz-Ausnutzung beim 8b/10b-Codierungsverfahren von Hochgeschwindigkeits-Transceivern wird ein auf FPGA basierendes Übertragungssystem für 4K-Videoplattentransfers vorgestellt. Das Systemdesign basiert auf FPGA als Kern, kombiniert mit einem STM32-Mikrocontroller und dem GSV2011 Codec-Chip zur Steuerung der Datenübertragungsmethode, und das GTX-Hardware-Interface wurde optimiert. Die Mehrkanal-GTX-Transceiver verwenden das 64b/66b-Codierungsverfahren; basierend auf dem 4K-Videostream-Timing wird die Sende-Codier- und Empfangs-Decodierlogik zur Übertragungsfunktion entworfen. Zusätzlich wurde eine Mehrkanal-Datensynchronisation und DDR-Mehrfach-Frame-Pufferlogik entwickelt, die effektiv das Übertragungsungleichgewicht der Mehrkanaldaten aufgrund von Kanalschieflage und das Frame-Tearing-Problem wegen Nichtübereinstimmung der Lese- und Schreibtaktfrequenzen behebt. Experimentelle Ergebnisse zeigen, dass das System eine effiziente und stabile Echtzeitübertragung und -anzeige von 4K@60 Hz-Videos zwischen Platten ermöglicht, mit geringer Hardware-Ressourcennutzung und einer um 3,12 Gb/s reduzierten effektiven Bandbreite im Vergleich zur 8b/10b-Codierung, was eine flexible, effiziente und kostengünstigere Übertragungslösung für die gemeinsame Verarbeitung von Ultra-HD-Videoszenarien durch mehrere FPGAs bietet und einen guten ingenieurtechnischen Anwendungswert besitzt.

FPGA;4K Video;GTX Transceiver;64b/66b Codierung