의료, 보안 등 분야에서 4K 초고화질 비디오 기술이 널리 적용됨에 따라, 현장 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA)는 대용량 초고화질 비디오 이미지 작업을 처리하기 위해 협업하여 자주 사용됩니다. 고속 송수신기 8b/10b 인코딩 방식의 데이터 대역폭 활용률이 낮은 문제를 해결하기 위해 FPGA 기반 4K 비디오 보드 간 전송 및 디스플레이 시스템이 제안되었습니다. 이 시스템 설계는 FPGA를 중심으로 STM32 마이크로컨트롤러와 GSV2011 코덱 칩을 결합하여 데이터 전송 방식을 제어하고 GTX 하드웨어 인터페이스를 최적화하였습니다. 다중 채널 GTX 송수신기는 64b/66b 인코딩 방식을 사용하며, 4K 비디오 스트림 타이밍에 따라 인코딩 송신 및 디코딩 수신 로직을 설계하여 전송 기능을 구현합니다. 또한 다중 채널 데이터 동기화, DDR 다중 프레임 버퍼 등의 로직을 설계하여 채널 왜곡으로 인한 다중 채널 데이터 전송 편차 및 읽기/쓰기 클럭 속도 불일치로 인한 디스플레이 프레임 찢어짐 문제를 효과적으로 해결하였습니다. 실험 결과 이 시스템은 낮은 하드웨어 자원 소모로 4K@60 Hz 비디오의 보드 간 실시간 전송 및 디스플레이를 효율적이고 안정적으로 구현할 수 있으며, 8b/10b 인코딩에 비해 유효 대역폭이 3.12 Gb/s 감소되어 다수 FPGA의 초고화질 비디오 협업 처리에 유연하고 효율적이며 비용이 낮은 전송 솔루션을 제공하여 공학적 응용 가치가 높습니다.

FPGA;4K 비디오;GTX 송수신기;64b/66b 인코딩