CN101282443A - 多路信号源接口的自动选通电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多路信号源接口的自动选通电路，包括多路信号源接口、电源切换电路和主处理器，所述电源切换电路的多路备选通道分别与多路信号源接口的电源引脚对应连接，通道选择端接收主处理器输出的通道选择信号，公共端连接所述主处理器的其中一路输入端；所述主处理器在其输入端接收到高电平信号时，向所述通道选择信号所对应的接口输出握手信号，控制与所述接口相连接的外部信号源设备输出信号。本发明通过对多个信号源接口的电源引脚进行检测，并在有信号输入的状态下向外部信号源设备发送握手信号，建立起外部信号源设备与接收设备之间的数据连接通路，从而以简单的电路结构实现了接收设备对其多路信号源接口的自动选通。

Description

多路信号源接口的自动选通电路
技术领域
本发明属于信道切换技术领域，具体地说，是涉及一种用于对多路信号源接口进行自动选通切换的控制电路。
背景技术
随着显示技术的不断发展，HDMI接口也越来越成为一种重要的显示端口。HDMI是英文“High Definition Multimedia”的缩写，是一种集数字视频信号和音频信号于一个端口的先进接口方式。HDMI接口可以提供高达5Gbps的数据传输带宽，可以传送无压缩的音频信号及高分辨率视频信号，同时无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换，可以保证最高质量的影音信号传送。由于HDMI接口传输信号的数字化和高集成性，HDMI接口被越来越多的信号源设备所采用，如高清DVD、高品质电脑及数码摄像机等。电视机作为家庭用户中最重要的视频显示终端，为实现HDMI数字信号在电视机上的显示播放，在目前生产的电视产品上都设置了HDMI输入端口。但是，在现有的电视设备上，HDMI输入端口一般只有一个，一次只能连接一路外部HDMI信号源，选择不同的信号源设备需要在不同的输入端子之间进行手动拔插切换，给用户的操作带来麻烦。
基于此，在目前的某些高端电视产品上都设置了多路HDMI接口，可以同时连接多路外部HDMI信号源设备，从而有效避免了用户手动拔插切换带来的麻烦，方便了用户的使用。但是我们都知道，电视机在同一时刻只能输出一路信号源设备中的数据，因此，如何实现电视机在多路信号源接口之间有效的选择切换，进而将用户选中的且有信号输入的信号通道接入电视机，是目前电视机制造行业亟待解决的主要问题之一。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种适用于多路信号源接口的自动选通电路，以实现电器设备在其多路信号源接口之间的准确自动切换。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种多路信号源接口的自动选通电路，包括多路信号源接口、电源切换电路和主处理器，所述电源切换电路的多路备选通道分别与多路信号源接口的电源引脚对应连接，通道选择端接收主处理器输出的通道选择信号，公共端连接所述主处理器的其中一路输入端；所述主处理器在其输入端接收到高电平信号时，向所述通道选择信号所对应的接口输出握手信号，控制与所述接口相连接的外部信号源设备输出信号。
其中，所述握手信号为热拔插检测信号，输出至所述通道选择信号所对应的接口的热拔插检测引脚。外部信号源设备在接收到此握手信号后，认为接收设备已准备好，进而向接收设备输出数据信号。
进一步地，所述电源切换电路包含有两路备选通道，分别与两路信号源接口的电源引脚对应连接，其通道选择端通过第一开关电路连接所述主处理器的通道选择信号输出端；所述主处理器的通道选择信号输出端连接所述第一开关电路的控制端，所述第一开关电路根据其控制端接收到的高低电平状态导通或者截止，进而向所述电源切换电路的通道选择端输出高电平或者低电平选择信号。
为了简化电路结构，在本发明中，所述第一开关电路采用一NPN型三极管实现，所述三极管的基极连接主处理器的通道选择信号输出端，发射极接地，集电极一方面连接所述电源切换电路的通道选择端，另一方面连接一直流电源。
又进一步地，在所述自动选通电路中还包含有一信道切换电路，所述信道切换电路包含有多组备选通道，每组备选通道中包含有多路子通道，一组备选通道中的多路子通道分别对应连接一路信号源接口中的多路数据传输引脚和控制信号引脚；所述信道切换电路的通道选择端接收主处理器输出的通道选择信号，进而选择其中一组备选通道与其公共端相连通；所述信道切换电路的公共端连接所述主处理器的数据信号端和控制信号端。
其中，在所述信号源接口的控制信号引脚中包含有所述的热拔插检测引脚；在所述主处理器的控制信号端中包含有所述的握手信号输出端；所述信道切换电路根据接收到的通道选择信号，选择其中一组备选通道与其公共端相连通，进而将所述的握手信号输出到选中接口的热拔插检测引脚中，外部信号源设备在接收到此握手信号后，开始与接收设备建立数据通信。
另外，所述信道切换电路的通道选择端为其I2C总线端，通过I2C总线与主处理器连接通信。
再进一步地，所述主处理器的握手信号输出端连接第二开关电路的控制端，所述第二开关电路的选通开关分别与电源切换电路的公共端和信道切换电路公共端中的握手信号传输子通道相连接；当主处理器输出高电平握手信号时，所述第二开关电路将电源切换电路公共端输出的高电平信号传输至信道切换电路的公共端，进而向选中接口的热拔插检测引脚输出高电平握手信号。
在本发明中，所述第二开关电路可以采用两个N沟道场效应管来实现。其中，所述主处理器的握手信号输出端连接第一场效应管的栅极，其源极接地，漏极一方面连接电源切换电路的公共端，另一方面连接第二场效应管的栅极；所述第二场效应管的源极接地，漏极一方面连接所述电源切换电路的公共端，另一方面与所述信道切换电路公共端中的握手信号传输子通道相连接。
更进一步地，所述信号源接口可以为HDMI接口或者DVI接口，其差分数据信号引脚和差分时钟信号引脚分别通过静电防护电路进行电压嵌位处理后连接所述的信道切换电路。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明通过对多个信号源接口的电源引脚进行检测，进而识别出被选中信号源接口有无信号输入，并在有信号输入的状态下向外部信号源设备发送握手信号，建立起外部信号源设备与接收设备之间的数据连接通路，从而以简单的电路结构实现了接收设备对其多路信号源接口的选通识别，具有工作性能稳定、控制简单、节省资源等特点，为实现多路信号源接口的自动选通切换提供了一种很好的参考方式。
附图说明
图1是本发明中电源切换电路的原理图；
图2是本发明中第二开关电路的原理图；
图3是本发明中HDMI接口与信道切换电路、主处理器之间的连接电路原理图；
图4是图3中信道切换电路与主处理器之间的总线电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明。
本发明旨在提供一种适用于多路信号源接口的自动选通控制方式，具体包括多路信号源接口、电源切换电路和主处理器。其中，所述电源切换电路的多路备选通道分别与多路信号源接口的电源引脚对应连接，通道选择端接收主处理器输出的通道选择信号，公共端连接所述主处理器的其中一路输入端。所述主处理器根据用户发出的信号源选择指令，生成相应的通道选择信号输出至电源切换电路，进而控制所述电源切换电路连通其公共端与被选中备选通道之间的连接通路，即将主处理器的输入端与被选中信号源接口的电源引脚相连通，由此，主处理器可以根据其输入端接收到的高低电平状态，决定是否向所述通道选择信号所对应的接口输出握手信号。
当所述主处理器的输入端接收到高电平信号时，认为有信号源接入。此时，主处理器向信号源设备回送一个握手信号，进而建立起外部信号源设备与接收设备之间的正常通信通道。
其中，所述握手信号输出至所述通道选择信号所对应的接口的热拔插检测引脚。外部信号源设备在接收到此握手信号后，认为接收设备已准备好，进而向接收设备输出音视频数据信号。
实施例一，本发明以在电视机上设置两路HDMI接口为例具体阐述选通电路的连接关系及工作原理。当然，所述的信号源接口也可以采用DVI等接口形式。
图1为所述电源切换电路的原理图，可采用一型号为TS5A3157的双路切换芯片N22实现。所述双路切换芯片N22的两路备选通道NO、NC分别与两路HDMI接口XP03、XP05的电源引脚VCC5对应连接；公共端COM连接主处理器N01D的输入端，所述输入端可以采用主处理器N01D的其中一路GPIO口实现；通道选择端IN接收主处理器N01D输出的通道选择信号CBL_SE。
在所述主处理器N01D的通道选择信号输出端CBL_SE与双路切换芯片N22的通道选择端IN之间连接有第一开关电路。所述第一开关电路接收主处理器输出的通道选择信号CBL_SE，并根据所述信号的高低电平状态改变其导通或者截止工作模式，进而向所述双路切换芯片N22的通道选择端IN输出高电平或者低电平选择信号，从而控制双路切换芯片N22选择其中一路备选通道NO/NC与其公共端COM相连通。
本发明以一NPN型三极管V34为例组成所述的第一开关电路。所述三极管V34的基极连接主处理器N01D的通道选择信号输出端CBL_SE，发射极接地，集电极一方面连接双路切换芯片N22的通道选择端IN，另一方面通过电阻R698连接+3.3V直流电源VCC3_3。当主处理器N01D输出高电平通道选择信号CBL_SE时，三极管V34导通，双路切换芯片N22的通道选择端IN接收到低电平选择信号，连通其备选通道NO与公共端COM之间的通路，即主处理器N01D选中了XP03接口。当连接XP03接口的外部HDMI信号源处于工作模式时，其电源引脚VCC5通过双路切换芯片N22向主处理器输出5V高电平；此时，主处理器N01D认为所述接口XP03有信号输入，进而通过其握手信号输出端HDMI_HPD向所述接口XP03的热拔插检测引脚HPD输出高电平握手信号，以建立起两者之间的信号传输通路。所述握手信号输出端HDMI_HPD同样也可以采用主处理器N01D的其中一路GPIO口实现。
同理，在选择接口XP05时，主处理器N01D输出低电平通道选择信号CBL_SE，控制三极管V34截止，进而使切换芯片N22的通道选择端IN接收到高电平选择信号，连通其备选通道NC与公共端COM之间的通路，实现主处理器N01D对接口XP05有无信号输入的检测。
当然，所述第一开关电路同样也可以采用继电器、场效应管等多种开关元件连接实现，本发明并不仅限于此。
为了准确地建立起接收设备与外部信号源之间的通信通道，在接收设备主处理器N01D的握手信号输出端HDMI_HPD连接有第二开关电路。所述第二开关电路在接收到主处理器N01D输出的高电平握手信号时，将双路切换芯片N22公共端COM输出的+5V高电平信号CBL_5V传输给选中接口的热拔插检测引脚HPD，进而向与其相连的外部信号源设备输出高电平握手信号。采用这种电路连接结构，即使主处理器N01D对选中接口电源引脚VCC5输入的电平信号出现了误检测，比如所述HDMI接口上并没有接入信号源设备，或者接入的信号源设备处于关机状态，但由于线路干扰原因，主处理器N01D的输入端接收到高电平信号，此时，主处理器N01D根据内部程序通过其握手信号输出端HDMI_HPD输出高电平信号，控制所述第二开关电路将信号CBL_5V传输给选中接口的热拔插检测引脚HPD。由于此时的信号CBL_5V为低电平，因此，外部信号源设备没有接收到有效的握手信号，不会向接收设备发送数据。由此，可保证接收设备整机运行的可靠性。
图2为所述第二开关电路的一种实施例，由两个N沟道场效应管连接而成。其中，主处理器N01D的握手信号输出端HDMI_HPD连接第一场效应管的栅极，其源极接地，漏极一方面通过电阻R87连接双路切换芯片N22的公共端COM，另一方面连接第二场效应管的栅极；所述第二场效应管的源极接地，漏极一方面通过电阻R91连接双路切换芯片N22的公共端COM，另一方面连接热拔插检测信号输出端CBL_HPD，并通过下拉电阻R92接地。
当主处理器N01D的握手信号输出端HDMI_HPD输出高电平时，第一场效应管导通，其漏极被拉低到低电位，即第二场效应管的栅极电位为低，第二场效应管截止，双路切换芯片N22公共端COM输出的+5V高电平信号通过电阻R91输出至热拔插检测信号输出端CBL_HPD，从而向选中接口的热拔插检测引脚HPD输出高电平握手信号。所述两个N沟道场效应管可以采用一型号为NDC7002N的集成芯片N50实现。
当然，所述第二开关电路亦可以采用一NPN型三极管实现。将三极管的基极连接主处理器N01D的握手信号输出端HDMI_HPD，集电极连接双路切换芯片N22的公共端COM，发射极一方面连接所述的热拔插检测信号输出端CBL_HPD，另一方面经电阻接地。由于此部分电路是本领域技术人员很容易联想到的，因此未在附图中体现，本发明也不仅限于上述两种举例。
在本发明的自动选通电路中还包含有一信道切换电路，如图3所示，可以采用一型号为AD8190的集成切换芯片N16实现。所述切换芯片N16包含有两组备选通道，每组备选通道中又包含有多路子通道。HDMI接口XP03的差分数据信号引脚TMDSD0+、TMDSD0-、TMDSD1+、TMDSD1-、TMDSD2+、TMDSD2-和差分时钟信号引脚TMDSC+、TMDSC-通过静电防护芯片N52、N53进行电压嵌位处理后分别与切换芯片N16的第一组备选通道中的多路子通道IP-B0、IN-B0、IP-B1、IN-B1、IP-B2、IN-B2、IP-B3、IN-B3对应连接；HDMI接口XP03的控制信号引脚，包括热拔插检测引脚HPD、总线引脚SCL、SDA和轻触操作引脚CEC分别与切换芯片N16的第一组备选通道中的子通道AUX-B0～AUX-B3对应连接。
同理，HDMI接口XP05的各路数据信号引脚和控制信号引脚分别与切换芯片N16的第二组备选通道中的各路子通道对应连接。所述切换芯片N16的I2C总线端SDA、SCL与主处理器N01D连接通信，通过I2C总线接收主处理器N01D输出的通道选择信号，进而选择其中一组备选通道与其公共端相连通。所述切换芯片N16的公共端OUT-P0、OUT-N0、OUT-P1、OUT-N1、OUT-P2、OUT-N2、OUT-P3、OUT-N3分别与主处理器N01D的差分信号端对应连接；AUX-OUT0连接图2中的热拔插检测信号输出端CBL_HPD；AUX-OUT1～AUX-OUT3分别与主处理器N01D的控制信号端HDMI_SCL、HDMI_SDA、HDMI_CEC对应连接。
当用户选择切换到HDMI接口XP03时，主处理器N01D将控制信号解析成通道选择信号，通过I2C总线传输给切换芯片N16，控制所述切换芯片N16连通其第一备选通道。此时，图2中的热拔插检测信号输出端CBL_HPD输出的高电平握手信号通过切换芯片N16传输给接口XP03的热拔插检测引脚HPD，外部信号源设备在接收到有效的HPD信号后，启动其DDC通道，读取接收设备EDID的信息，然后进行HDCP的交互。如果双方认证成功，则视频、音频正常工作；如果HDCP认证不成功，不同系统会有不同的处理：有的系统会出现雪花屏幕和噪音，有的系统会由高分辨率(1080I、720P)降低为低分辨率(480I、480P)输出，这样一来，HDTV就不再是HD了，而变成了普通的SD。如果EDID信息不支持HDMI，则外部信号源设备只发送视频信息，而没有音频信息，这时候的HDMI就只相当于DVI了。
另外一路HDMI接口XP05的选通过程同所述的接口XP03，这里不再赘述。
由于切换芯片N16的I2C总线信号电位为5V，而主处理器N01D所要求的I2C总线信号电位为3.3V，为了满足两者之间总线电位的匹配要求，在切换芯片N16的I2C总线信号公共端AUX-OUT1、AUX-OUT2与主处理器N01D的总线端HDMI_SCL、HDMI_SDA之间连接有一电平转换芯片N06，可以采用型号为PCA9306的集成芯片实现，完成总线电位在3.3V和5V之间的相互转换。
在本发明中，所述主处理器N01D可以选择电视机解码板上现有的集成有CPU的主解码芯片实现。
综上，本发明仅以两路HDMI接口为例具体阐述了其自动选通识别过程，当然，也可以采用相同的设计思路设计3路或者更多路信号源接口的选通识别电路，本发明在此不再详述。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1. 一种多路信号源接口的自动选通电路，包括多路信号源接口，其特征在于：在所述选通电路中还包含有电源切换电路和主处理器，所述电源切换电路的多路备选通道分别与多路信号源接口的电源引脚对应连接，通道选择端接收主处理器输出的通道选择信号，公共端连接所述主处理器的其中一路输入端；所述主处理器在其输入端接收到高电平信号时，向所述通道选择信号所对应的接口输出握手信号，控制与所述接口相连接的外部信号源设备输出信号。
2. 根据权利要求1所述的自动选通电路，其特征在于：所述握手信号为热拔插检测信号，输出至所述通道选择信号所对应的接口的热拔插检测引脚。
3. 根据权利要求1所述的自动选通电路，其特征在于：所述电源切换电路包含有两路备选通道，分别与两路信号源接口的电源引脚对应连接，其通道选择端通过第一开关电路连接所述主处理器的通道选择信号输出端；所述主处理器的通道选择信号输出端连接所述第一开关电路的控制端，所述第一开关电路根据其控制端接收到的高低电平状态导通或者截止，进而向所述电源切换电路的通道选择端输出高电平或者低电平选择信号。
4. 根据权利要求3所述的自动选通电路，其特征在于：在所述的第一开关电路中包含有一NPN型三极管，所述三极管的基极连接主处理器的通道选择信号输出端，发射极接地，集电极一方面连接所述电源切换电路的通道选择端，另一方面连接一直流电源。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的自动选通电路，其特征在于：在所述选通电路中还包含有信道切换电路，所述信道切换电路包含有多组备选通道，每组备选通道中包含有多路子通道，一组备选通道中的多路子通道分别对应连接一路信号源接口中的多路数据传输引脚和控制信号引脚；所述信道切换电路的通道选择端接收主处理器输出的通道选择信号，进而选择其中一组备选通道与其公共端相连通；所述信道切换电路的公共端连接所述主处理器的数据信号端和控制信号端。
6. 根据权利要求5所述的自动选通电路，其特征在于：在所述信号源接口的控制信号引脚中包含有所述的热拔插检测引脚；在所述主处理器的控制信号端中包含有所述的握手信号输出端；所述信道切换电路根据接收到的通道选择信号，选择其中一组备选通道与其公共端相连通，进而将所述的握手信号输出到选中接口的热拔插检测引脚中，外部信号源设备在接收到此握手信号后，开始与接收设备进行数据通信。
7. 根据权利要求6所述的自动选通电路，其特征在于：所述主处理器的握手信号输出端连接第二开关电路的控制端，所述第二开关电路的选通开关分别与电源切换电路的公共端和信道切换电路公共端中的握手信号传输子通道相连接；当主处理器输出高电平握手信号时，所述第二开关电路将电源切换电路公共端输出的高电平信号传输至信道切换电路的公共端，进而向选中接口的热拔插检测引脚输出高电平握手信号。
8. 根据权利要求7所述的自动选通电路，其特征在于：在所述第二开关电路中包含有两个N沟道场效应管，所述主处理器的握手信号输出端连接第一场效应管的栅极，其源极接地，漏极一方面连接电源切换电路的公共端，另一方面连接第二场效应管的栅极；所述第二场效应管的源极接地，漏极一方面连接所述电源切换电路的公共端，另一方面与所述信道切换电路公共端中的握手信号传输子通道相连接。
9. 根据权利要求5所述的自动选通电路，其特征在于：所述信道切换电路的通道选择端为其I2C总线端，通过I2C总线与主处理器连接通信。
10. 根据权利要求5所述的自动选通电路，其特征在于：所述信号源接口为HDMI接口或者DVI接口，其差分数据信号引脚和差分时钟信号引脚分别通过静电防护电路进行电压嵌位处理后连接所述的信道切换电路。
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