BT1120数据格式分析

1. 概述

本文将利用LMH0341所采集到的实际数据，对照SMPTE 292M和SMPTE 274M标准协议，对数据进行解析，以加深对于BT1120数据格式的理解。

2. 图像的基本格式

根据协议，图像数据基本格式如下：

注：EAV = End of Active Video EIV = End of Inactive Video
SAV = Startof Active Video SIV = Start of Inactive Video

其中区域1，3，5为行消隐区，区域2，6为空白行，区域4为有效的图像数据

每一行数据以EAV/EIV为消隐区的开始 ，以SAV/SIV为数据区的开始，EAV/EIV和SAV/SIV的格式如下图
​
LN0和LN1用于指示行数，YCR0和YCR1是CRC校验值，XYZ用于指示这一行所代表的数据。EAV/EIV，SAV/SIV分别对应不同XYZ数据，具体可以参考下表：

LMH0341输出数据采用Interleaved data stream格式，如下图所示

3. 同步头分析

对照以上数据的基本格式，对于1080p/25Hz视频，同步头分别为:
EAV：0xFFFFF 0x00000 0x00000 0x9D274
SAV： 0xFFFFF 0x00000 0x00000 0x80200
EIV： 0xFFFFF 0x00000 0x00000 0xB62D8
SIV： 0xFFFFF 0x00000 0x00000 0xAB2AC

4.行列数分析

根据SMPTE 274M协议，对于1080p/25Hz视频，行列数规定如下:

1080p/25Hz视频单帧图像的总列数为2640列，行数为1125行；其中有效的列数为1920列，行数为1080行；

从第1行到第41行，第1122行到1125行为消隐行，无有效图像数据；从第42行到1121行包含有效的图像数据；
对于每一行中各部分的word（1word = 20bits）数如下表

EAV	LN	CRC	消隐区	SAV	图像数据
4	2	2	708	4	1920

本文所采用的数据：
https://download.youkuaiyun.com/download/Cesaroy/87240373?spm=1001.2014.3001.5503
https://download.youkuaiyun.com/download/Cesaroy/87315970?spm=1001.2014.3001.5503

从data21的数据来看：EIV（0xFFFFF 0x00000 0x00000 0xB62D8）到EAV（0xFFFFF 0x00000 0x00000 0x9D274）共有2640个数据，验证了单帧图像共有2640列。

data21中是连续的两行数据，刚好位于行消隐和行有效的交界处，由上面分析，EIV应该是第41行，而EAV应该是第42行。
data21中第一组EIV中的行数为：0xA92A4，0x80200，解析出来行数为41，第二组EAV中的行数为：0xAA2A8，0x80200，解析出来行数为42。

data31中同样是连续的两行数据，刚好位于行有效和行消隐的交界处，由上面分析，EAV应该是第1121行，而EIV应该是第1122行。
data31中第一组EAV中的行数为：0x61184，0x88220，解析出来行数为1121，第二组EIV中的行数为：0x62188，0x88220，解析出来行数为1122。

data32中同样是连续两行数据，前一帧图像最后一行EIV和下一帧图像第一行EIV，由上面分析，第一组EIV应该是第1125行，第二组EIV应该是第1行。
data32中第一组EIV中的行数为：0x65194，0x88220，解析出来行数为1125，第二组EIV中的行数为：0x81204，0x80200，解析出来行数为1。

5. 校验分析

根据SMPTE 292M协议，进行CRC校验数据包括：图像数据+EAV+LN；CRC校验使用的公式为$CRC\left(X\right)=X^{18}+X^5+X^4+1$。数据所含的两个CRC校验分别对应Y数据校验和U/V数据校验。

CRC校验可以利用CRC-GEN小工具生成，CRC-GEN可以自动生成VHDL或者Verilog代码。
CRC-GEN小工具地址：https://download.youkuaiyun.com/download/Cesaroy/87315972

SMPTE 292M协议是从高位开始生成，而CRC-GEN是从低位生成，所以在程序里面需要对高低位进行互换。利用CRC-GEN生成代码并转化为C代码如下

// data: 图像数据 + EAV + LN, length：1920 + 4 + 2 = 1926
uint32_t crc18_cal2(uint16_t *data, uint16_t length)
{
	uint32_t i;
	uint32_t crc = 0;
	uint32_t lfsr_q_u32 = 0x00000000;

	uint8_t lfsr_q[18] = {0};
	uint8_t lfsr_c[18] = {0};

	uint8_t data_in[10] = {0};

	for (i = 0; i < 18; i++) {
		lfsr_q[i] = (lfsr_q_u32 >> i) & 0x1;
	}

	while (length--) {
	
		for (i = 0; i < 10; i++) {	// 高低位互换
			data_in[i] = ((*data) >> (9 - i)) & 0x1;
		}
		data++;

		lfsr_c[0] = lfsr_q[8] ^ data_in[0];
		lfsr_c[1] = lfsr_q[9] ^ data_in[1];
		lfsr_c[2] = lfsr_q[10] ^ data_in[2];
		lfsr_c[3] = lfsr_q[11] ^ data_in[3];
		lfsr_c[4] = lfsr_q[8] ^ lfsr_q[12] ^ data_in[0] ^ data_in[4];
		lfsr_c[5] = lfsr_q[8] ^ lfsr_q[9] ^ lfsr_q[13] ^ data_in[0] ^ data_in[1] ^ data_in[5];
		lfsr_c[6] = lfsr_q[9] ^ lfsr_q[10] ^ lfsr_q[14] ^ data_in[1] ^ data_in[2] ^ data_in[6];
		lfsr_c[7] = lfsr_q[10] ^ lfsr_q[11] ^ lfsr_q[15] ^ data_in[2] ^ data_in[3] ^ data_in[7];
		lfsr_c[8] = lfsr_q[11] ^ lfsr_q[12] ^ lfsr_q[16] ^ data_in[3] ^ data_in[4] ^ data_in[8];
		lfsr_c[9] = lfsr_q[12] ^ lfsr_q[13] ^ lfsr_q[17] ^ data_in[4] ^ data_in[5] ^ data_in[9];
		lfsr_c[10] = lfsr_q[0] ^ lfsr_q[13] ^ lfsr_q[14] ^ data_in[5] ^ data_in[6];
		lfsr_c[11] = lfsr_q[1] ^ lfsr_q[14] ^ lfsr_q[15] ^ data_in[6] ^ data_in[7];
		lfsr_c[12] = lfsr_q[2] ^ lfsr_q[15] ^ lfsr_q[16] ^ data_in[7] ^ data_in[8];
		lfsr_c[13] = lfsr_q[3] ^ lfsr_q[16] ^ lfsr_q[17] ^ data_in[8] ^ data_in[9];
		lfsr_c[14] = lfsr_q[4] ^ lfsr_q[17] ^ data_in[9];
		lfsr_c[15] = lfsr_q[5];
		lfsr_c[16] = lfsr_q[6];
		lfsr_c[17] = lfsr_q[7];

		for (i = 0; i < 18; i++) { 
			lfsr_q[i] = lfsr_c[i];
		}
	}

	crc = 0;
	for (i = 0; i < 18; i++) {	// 高低位互换
		crc |= ((lfsr_q[17 - i] << i) & (0x1 << i));
	}

	return crc;
}

对于data31中的数据，Y分量计算出来的CRC为0x6de4，解码出来的CRC校验数据也是0x6de4。

6. 结束

本文旨在利用实际采集的数据反向理解BT1120数据格式。如有错误，欢迎指正。