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传统的无线视频传输平台多是基于专用硬件进行设计,体积大、成本高且工作场景和传输模式受到很多限制。由于基于专用硬件开发的平台具有不可重用性,通常只适合于通信性能不需要升级的领域。随着无线通信标准和无线通信平台技术的迅速更迭,人们对于视频等大数据量传输的多媒体业务需求与日俱增,促进了通信系统性能升级的市场需求,具有灵活性和可重用性的全可编程片上系统(APSOC)应运而生。Xilinx公司推出的Zynq7000系列是基于APSOC的可拓展平台,将ARM处理器和FPGA集成到单个芯片中,并采用高级可扩展接口(AXI4)将二者高度耦合。该架构方便整个系统的灵活更新,同时发挥软硬件协同处理的优势,大大缩减了开发周期。本文针对无线视频传输的典型需求和通信设备工作模式受限的主要挑战,设计了一套基于APSOC的无线视频传输系统,并对其中的关键技术进行研究与实现。主要包括:(1)研究了基于APSOC的软硬件协同设计流程和开发环境、知识产权(IP)可重用技术和AXI4总线通信机制。根据系统性能的需求分析,完成软硬件划分和总体设计;(2)研究了Zynq7000的内部架构、软硬件资源、关键IP核以及Lwip协议栈的实现方法,在此基础上设计了一种高效的基于AXI4总线的通信接口,实现以太网口至基带处理器的通信链路;(3)研究了OFDM的算法原理,使用Verilog HDL硬件编程语言设计实现基带发射端的主控制器以及各个功能子模块的硬件逻辑电路,并进行了功能仿真和板级验证;(4)研究了AD9361的内部架构、寄存器资源和接口时序,在此基础上完成了AD9361寄存器的配置和工作状态的控制,并设计实现了一种高性能的基于LVDS模式的并行接口,实现基带处理器和AD9361之间的数据通信。整个系统的设计基于APSOC的关键技术,充分利用软硬件协同处理技术和IP资源重用的优越性,大大提高了设计效率和系统性能。该系统具有以下特点:(1)集成了软件的高度可编程性和硬件的高效计算性能,软硬件资源丰富且配置灵活,可以根据当前通信环境选择合适的基带传输参数和处理器资源,提高了视频传输系统的灵活性和通用性;(2)数字基带系统采用基于IEEE 802.11a协议的OFDM处理方案以应对多变的信道环境。基带处理器采用全硬件实现,将其划分为控制器和数据通道两部分,满足高速通信的同时也方便后期的算法优化和硬件升级;(3)射频部分采用了具备高度可编程能力的AD9361捷变射频收发器,通过SPI控制接口和LVDS数据接口与基带处理器实现了一体化管理。AD9361内部集成了多级数字滤波器和数模转换器,大大简化了基带系统的设计。