EDN China > 技术文章 > 汽车电子 > 信息娱乐系统 > 正文
? 2016博客大赛-不限主题,寻找电子导师,大奖升级??

(多图) 基于FPGA的计算机防视频信息泄漏系统设计

来源:广东电子商贸网?? 2007年11月05日 ?? 收藏0

  假如显示终端为数字微镜DMD(Digital MicromirrorDevice)显示器。该显示器将计算机每个像素点的图像信号经过数字光处理DLP(Digital Light Processing)后,存入SDRAM双向缓存器,当一帧图像接收完毕时,内部数据处理电路同时激发各像素点对应的微镜运动,完成一帧图像的显示。DMD显示器峰值数字驱动电压不超过33.5V,电磁辐射很低,且各微镜片同时驱动,形成相互干扰的向外辐射信号,解码难度极大,从而使其成为无信息泄漏的显示器。此时,视频电缆的辐射在整个视频通路的辐射中就占主导地位。如果在视频信号经过视频电缆传输到显示器之前就对其进行处理,则可以有效地降低电磁辐射和信息泄漏。

  1 视频信息泄漏机理及解决方案

  1.1 视频信息传输过程中泄漏机理

  在计算机视频通路中,信息的传送主要为并行传送和串行传送两种方式。目前常见的视频信息都为串行传输,在串行传输的信号波长与其视频电缆物理长度可比的情况下,视频电缆起着天线作用,容易产生高强度的有用信息的电磁泄漏,这样就可以较为容易地对串行信号实现时分接收、频分接收和方位接收。所以串行视

频信息很容易被窃取及复现。

  在并行传输方式下,由于数据线间隔很小且发射信号频率相同或相似,所以截获难度要大得多。但将R、G、B三路串行模拟视频信号分别转化为数字信号后,若不经处理就直接进行传输,此时同时传输的仍是一个像素的不同位信息,因此,从像素角度来考虑,仍为串行传输。若传输的图像仅有黑白两种颜色,则此时并行传输电缆上某一时刻的数据为全“1”或全“0”,即并行电缆中各信号线具有相同的波形,也就不需对各信号线分别接收,此时视频电缆类似于串行传输方式,有效信息就很容易被窃取。

  1.2 基于像素的并行传输方式

  为了有效地减少视频信号被截获的可能性,在视频信号送至视频电缆中传输之前就对其进行一定的格式转换,使得在并行电缆上能同时传输多个像素,实现真正意义上的并行,即基于像素的并行传输。在这种并行传输方式下,即使接收方能接收到辐射信息,由于无法分辨各像素的顺序,也就不能复现信息。

视频信息格式转换原理示意图

  本文设计的防信息泄漏系统就是通过对视频信号的格式转换处理,实现多个像素的同时传输。图1为视频信息格式转换原理示意图,输入数据为串行模拟视频信号经过A/D转换后得到的数字视频信号,系统接收信息时,其顺序是按单个像素依次接收的,此时数据为“像素包”格式。通过格式转换模块处理之后,这些以“像素包”格式接收到的视频信号数据被转换成为按照“位平面”格式排列的输出数据。此时并行电缆上传输的就是多个像素的数据。“位平面”格式的视频数据传输至显示端后再通过格式转换模块还原为“像素包”格式。

  顺序接收到的“像素包”格式的数据可以用以下的集合方式予以描述:若系统接收到n个像素,则用D表示接收到的这一组视频信号,S表示D中各元素间的先后顺序关系,信号色彩数为23m种,即R、G、B三种颜色分别具有2m级灰度,则:

像素包

  同样,转换为“位平面”格式后的输出数据亦可以用同样的集合方式进行描述:E表示格式转换后的一帧图像的数据,F表示E中各元素间的先后顺序关系,则:

位平面

  将视频信息由集合D所表述的形式转换成由集合E所表述的形式,就是传输数据格式转换所要完成的工作,即要求首先输出所有像素的第一位二进制数据,然后输出所有像素的第二位二进制数据,直到最后输出每个像素的最后一位二进制数据。因此,“位平面”数据是n个像素点的三种颜色的、具有相同“权值”的数据的集合。

  2 系统硬件设计

  2.1 总体方案设计

  根据上面提出的像素并行传输的原理,设计基于FPGA的防视频信息泄漏系统。图2为该系统硬件设计框图,整个系统由采集端适配卡和显示端适配卡组成。

系统硬件设计框图

  高速视频专用A/D转换器采用AD公司的高性能AD9883A,主要特点是:

  (1)高达300MHz的带宽和140MSPS的转换率。

  (2)三路独立的0~1.0V的输入信号范围,非常适合采样视频信号。

  (3)提供I2C总线接口等,以适应多种应用。

  高速视频专用D/A转换器采用AD公司的高性能ADV7125,主要特点是:

  (1)高达330M的吞吐量。

  (2)三路独立的8位DA转换器。

  (3)TTL兼容输入信号,便于电路设计。

  (4)单电源5V或3.3V供电,广泛应用于数字视频系统、高分辨率彩色图像显示系统。

  系统工作原理是:将来自显卡的视频信号输入至采集端适配卡,采集端适配卡上的A/D转换器将R、G、B三路模拟视频信号分别转换成三路并行8位数字信号,同时也对行、场同步进行相位修复和幅度补偿,使之变为标准的行、场同步信号,然后将该信号送至FPGA中,同时在状态机的控制下将以像素为单位的视频信息转换为“位平面”格式。信号处理完后通过并行传输电缆传输至显示端适配卡,而显示端适配卡则负责将“位平面”信息还原为像素格式,并通过D/A转换器将三路共24bit数字视频信号还原成模拟信号送给显示设备进行显示。


上一页123下一页
?? ?? ??


打开微信“扫一扫”,打开网页后点击屏幕右上角分享按钮

1.扫描左侧二维码
2.点击右上角的分享按钮
3.选择分享给朋友
?? ??

FPGA? 视频? 泄漏?

相关文章

我来评论
美国的游客
美国的游客 ??? (您将以游客身份发表,请登录 | 注册)
?
有问题请反馈