具体实施方式
现在,将参考附图来详细地描述本发明的具体实施方式。在这些图中,用相同的标记表示相同或相似的元件,即使在不同图中描述它们。
图2是表示根据本发明的电视机的系统原理框图。
参考图2所示,本发明的电视机30包括电视机芯子系统31、电视功能扩展组件32和连接在两者之间的金手指连接器33。电视机30上开设有设有接插口(图未示),接插口与金手指连接器33相对应,用于安装电视功能扩展组件32。
电视机芯子系统31是电视机30的主板,其设置在电视机30内部,可以通过电视机30的多种外部接口不同格式的音频/视频信号,这些信号可以是模拟信号,也可以是数字信号。这些信号包括接收射频信号(RF)、复合视频广播信号(Composite Video Broadcast Signal,CVBS)、亮度/色度信号(Y/C)、色差信号(Y/Pb/Pr)、VGA(VideoGraphics Array)信号、DVI(Digital Visual Interface)信号、HDMI(High Definition Multimedia Interface)信号以及其他现有的各种音频/视频信号。并将音频/视频信号进行处理后再输出至电视的显示面板和音响设备。电视机芯子系统31通过金手指连接器33可以与各种类型的电视功能扩展组件32搭配使用。
电视功能扩展组件32可以为电视机30扩展功能,其通过金手指连接器33与电视机芯子系统31之间进行电连接和数据通讯。电视功能扩展组件32具有统一的外观尺寸和统一的接口定义,可以与搭配电视机芯子系统31使用,并可通过金手指连接器33从电视机30上安装或拆卸。电视功能扩展组件32包括不同功能的模块电路,实现的功能也有所差异。本发明的实施方式中,电视功能扩展组件32表现为扩展卡的形式,本领域的普通技术人员在本发明公开的基础上可以明了电视功能扩展组件32的其他表现形式,例如扩展盒等。
本发明的电视功能扩展组件32例如是:可以播放高清视频并可录像的追时可录扩展卡,可以学习英语和打游戏的学习娱乐扩展卡;可以代替机顶盒播放数字信号的数字电视扩展卡,可以在网上下载电影的网络下载扩展卡等等。支持电视功能扩展组件32的电视机30可以通过更换不同功能的电视功能扩展组件32实现不同的功能。
金手指连接器33包括接插端子和接插槽口(图未示)。接插端子设置在电视功能扩展组件32上。接插槽口设置在电视机30的接插口内,并与电视机芯子系统31电连接,可以安装固定设置在电视功能扩展组件32上的接插端子。接插端子包括第一电源信号端子、第一控制信号端子和第一音频/视频信号端子。接插槽口包括第二电源信号端子、第二控制信号端子和第二音频/视频信号端子,用于分别与接插端子的对应的第一电源信号端子、第一控制信号端子和第一音频/视频信号端子电连接。
当然,在本发明的另一种实施方式中,接插端子和接插槽口的位置关系也可以相互调换,即将接插槽口设置在电视功能扩展组件32上。接插端子设置在电视机30的接插口内,并与电视机芯子系统31电连接。
相对于具有不同功能的电视功能扩展组件32来说,其对应的金手指连接器33具有统一规格的接插端子和接插槽口,这里的规格不仅指接插端子和接插槽口的电信号的排布规定相同,而且指物理尺寸上的尺寸规格统一。
如图2所示,本发明的金手指连接器33所传输的信号中,至少包括电源信号、通讯及控制信号和音频/视频信号。本发明的金手指连接器33所传输的信号中由于包括了电源信号,因此可以实现电视机30通过电源信号给电视功能扩展组件32提供电源,同时通过通讯及控制信号在电视功能扩展组件32与电视机30之间建立了控制信息联络机制以便协调统一地工作,以在电视机芯子系统31和电视功能扩展组件32之间传输音频/视频信号。
本发明的金手指连接器33在用统一规格的接插端子和接插槽口来规范电源信号、通讯及控制信号和音频/视频信号输出标准的同时,还规范了电视机30的扩展接口的物理尺寸,将电视功能扩展组件32以接插的形式连接和固定在金手指连接器33上。
在本发明中,由于充分考虑了数字电视信号源的多样性及发挥数字电视最佳显示效果以及系统未来扩展能力方面因素,电视功能扩展组件32采用了模块化设计,即以金手指连接器33的设计标准化配合电视功能扩展组件32的模块化,实现产品接驳方便及扩展灵活,这样,既能完全体现数字电视源显示标准,还能同时收看不同类型的数字电视源,如数字广播源、数字播放源及数字网络源等,也能完成现阶段模拟电视向数字电视的过渡,并实现追时可录、学习娱乐、网络下载等诸多功能升级或增加新的功能,消费者只需选购符合标准化接口的电视功能扩展组件32功能模块即可,从而以较低而灵活的成本提供了不同功能模块的电视功能扩展组件32与电视机30的组合使用,同时支持单独使用。由于“模块化”的配置灵活的特点,也拓展延伸了产品的消费领域,新技术、新产品可通过加入新开发的模块,加入系统中从而得到应用。
下面详细描述本发明的采用不同功能模块的电视功能扩展组件32的电视机的实施方式。
图3是表示根据本发明的电视机的电路方块示意图。
参考图3所示,本发明的电视机40包括电视机芯子系统41、扩展卡42、连接在电视机芯子系统41和扩展卡42之间的金手指连接器43、电源模块44以及LCD面板45。其中电源模块44电连接电视机芯子系统41和LCD面板45,为其提供工作电压,并经由金手指连接器43为扩展卡42提供工作电压,电源模块44也可以整合入电视机芯子系统41内部。
电视机芯子系统41是电视机40的主板,其设置在电视机40内部。其包括电视机芯模块411、音频输出412、存储器413等功能模块。
电视机芯模块411内部包括微处理器、图形处理器、视频处理单元、音频处理单元、解调器、解码器、数据通讯总线、IO接口等多个功能单元。其可以通过电视机4的多种外部接口不同格式的音频/视频信号,这些信号可以是模拟信号,也可以是数字信号。如图3所示,这些信号可以包括CVBS信号、Y/C信号、Y/Pb/Pr信号、DVI信号、HDMI信号、TV信号和VGA信号等音频/视频模拟信号或数字信号。电视机芯模块411通过外设IO接口与外部设备连接并通讯,其通讯可以采用通用I/O接口(General Purpose IO Interface,GPIO)、脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)、通用异步收发器(UniversalAsynchronous Receiver/Transmitter,UART)、红外(Infrared,IR)等多种方式进行。电视机芯模块411对接收到不同格式的信号进行处理,将视频信号转变为LVDS信号(low voltage differential signaling,低电压差动信号)并输出至LCD面板45以显示图像,将音频信号输出至音频输出412以产生声音。
音频输出412用于将电信号形式的音频信号转变为空气振动形式的声音信号,其可以是喇叭、扬声器等器件。
存储器413作为电视机芯模块411的存储数据单元,可以存储音频/视频信号数据以及通讯及控制信号数据。其包括动态存储器4131和静态存储器4132。静态存储器4132是分配固定的存储器,一般用来存储全局变量或编译前的数据、指令等,其可以是闪存(Flash)。动态存储器4131是按需分配的存储器,一般用来存储函数的形参、自动变量或运行时分配的数据、指令等,其可以是DDR、SDR等动态随机存储器(DRAM)。
参考图3所示,金手指连接器43包括接插槽口431和接插端子432。接插槽口431可以设置在电视机芯子系统41上,也可以单独设置在一转接板上,其设置方式可以根据扩散卡42在电视机40内的设置方式进行更改,以使得电视机40的体积更小,重量更轻。电视机芯模块411与接插槽口431电连接,并传输通讯及控制信号(如UART/IIC/IR通讯信号等)、音频/视频信号至接插槽口431。电源模块44也电连接至接插槽口431,以提供电源信号(如12V/5V/3V电压信号)。
接插端子432设置在扩展卡42上,其可以是由印刷电路板制作的金手指接插件,当接插端子432插入接插槽口431时,二者上的导电部相互接触形成电连接,使得通讯及控制信号、音频/视频信号以及电源信号传输至扩展卡42。接插端子432的导电部表面镀金,具有导电性好、耐磨并抗氧化的特性。
扩展卡42包括设置在印刷电路板(PCB)上的功能扩展模块421、外部接口422、存储器423以及直流转直流(DC/DC)电源424。
功能扩展模块421是扩展卡42的核心部件,包括处理器和各种功能单元,其接收由接插端子432输入的通讯及控制信号、音频/视频信号或由外部接口422输入的数据信号,然后对上述信号进行执行、处理、运算等操作,将处理结果或数据返回电视机芯模块411或输出至与外部接口422相连接的外部设备或外部网络。其详细内部单元请参见下文图4所述。
外部接口422包括通用串行接口(USB接口)4221、读卡器4222、网络接口4223和其他接口4224。USB接口4221用于连接USB存储器或其他采用USB接口的串行通讯设备。读卡器4222可以读取多种不同类型的存储卡。网络接口4223可以连接以太网、电话网、有线网、光纤网等多种外部网络,其接口可以是RJ-45、RJ-11、并口(LPT口)、SC端口(光纤端口)、同轴端口等多种形式。其他接口4224例如是连接硬盘或光驱的IDE接口、ATA/SATA接口、鼠标接口、键盘接口、游戏手柄接口、或是麦克风接口等多种类型。
存储器423作为功能扩展模块421的存储数据单元,可以存储音频/视频信号数据以及通讯及控制信号数据。其包括动态存储器4231和静态存储器4232。静态存储器4232可以是闪存(Flash)。动态存储器4231可以是DDR、SDR等动态随机存储器(DRAM)。
直流转直流(DC/DC)电源424接收由接插端子432输入的电源信号(12V),其作为开关电源,可以对输入的电源信号进行升压/降压操作,将其转变为所需的固定电压并输出至功能扩展模块421、外部接口422和存储器423,以为各部件提供适合的工作电压。
图4是表示根据本发明的功能扩展模块的电路方块示意图。
参考图4所示,本发明的功能扩展模块421包括诸多功能单元,这些功能单元可分为处理单元和接口单元这两大类型。功能单元包括中央处理器4211、流媒体处理单元4219、视频处理单元42110、音频处理单元42111和图形处理单元42112。接口单元包括静态存储器接口4212、动态存储器接口4213、视频输入输出接口4214、音频输入输出接口4215、数据通信总线4216、外部设备接口4217、通用接口4218、USB控制器42113、网卡控制器42114以及ATA接口42115。
功能单元负责执行接收的通讯及指令信号,处理接收的音频/视频信号。例如流媒体处理单元4219负责处理接收的流媒体数据。视频处理单元42110负责处理视频信号。音频处理单元42111负责处理音频信号。图形处理单元42112负责产生节目菜单等程序图形界面,或者产生学习画面、娱乐画面、电子游戏画面等用户界面。中央处理器4211负责控制所有的功能单元和接口单元,并接收和执行输入的通讯及指令信号。
接口单元负责内部、外部以及各单元之间的数据通信和传输。例如静态存储器接口4212负责对静态存储器4231的读写操作。动态存储器接口4213负责对动态存储器4232的读写操作。视频输入输出接口4214负责视频信号的输入和输出操作。音频输入输出接口4215负责音频信号的输入和输出操作。数据通信总线4216负责通讯及指令信号以及内部各单元之间的数据通信操作。外部设备接口4217负责功能扩展模块421与外部设备之间的通讯和数据传输。通用接口4218不仅支持常用的中断和查询低速数据传输方式,还支持DMA高速数据传输方式,支持多种I/O端口类型,可满足多种应用需求。USB控制器42113负责读取外部USB数据,或对外部USB设备进行数据写入。网卡控制器42114负责与外部网络的通讯和数据传输。ATA接口42115负责对读卡器、硬盘、光驱等设备进行读写操作。
如图3和4所示,本发明将扩展卡42标准化,可使适应地域更广泛,适用厂家更多。而将各功能单元或接口进行标准的模块化设计,功能配置自由灵活而且成本相对较低。产品设计时,只需根据功能需要,把一个个功能单元或接口组合起来就可以了。这样,为未来新功能、新模块、新接口的加入运用留有足够的发挥空间,并且将未来模块与己有模块联结无论从接口规格、软件升级等方面都己作好一切准备。日后新增功能模块只需使用同样的接口规格、符合统一的协议规范就能直接加入。另外,整个系统软件可通过USB接口、网络接口等多种方式进行更新升级。
下面描述本发明的扩展卡的几种应用类型。
1、数字一体机扩展卡:数字一体机扩展卡的功能扩展模块421包括机顶盒芯片,可以接收数字交互电视节目信号。数字一体机扩展卡的外部接口422包括RF接口(有线电视接口)、网络接口、HDMI接口。采用数字一体机扩展卡,不用连接机顶盒就可以收看有线数字高清信号。
2、高清可录模卡:高清可录模卡的功能扩展模块421包括视频处理单元、音频处理单元、USB控制器和ATA接口,可以将电视节目转换为视频文件并存储至闪存(Flash)芯片。高清可录模卡的外部接口422包括USB接口和IDE/ATA/SATA接口,可以连接至USB存储器或移动硬盘以存储视频文件。高清可录模卡还可以包括计时器,用户可以采用即时录制或定时录制录像方式,随意录制电视节目。此外,用户也可以在网上下载MPEG、TS流等高清视频文件,然后利用高清可录模卡进行播放。
3、学习娱乐模卡:学习娱乐模卡的功能扩展模块421包括中央处理器和图形处理单元,静态存储器4232存储有配画诗朗诵、英语学习资料以及电子游戏等程序,外部接口422包括游戏手柄接口。中央处理器和图形处理单元可以根据用户选择来执行静态存储器4232中存储的程序,并将执行结果(包括图形菜单、音频信号、视频信号)通过电视机40进行播放。
应当注意,上述对扩展卡的描述是为了使本领域技术人员更易于理解本发明,本发明的扩展卡不局限于上述结构,各种新功能单元和接口单元均可加入扩展卡中,本领域技术人员亦可根据需求对扩展卡的功能单元和接口单元以及其他功能模块进行组合设计。
现在,将参考图3和5详细地描述本发明的控制方法。图5示例说明根据本发明的电视机的控制方法流程图。首先将扩展卡42插入电视机40中,当扩展卡上的接插端子432插入接插槽口431时,二者上的导电部相互接触形成电连接,电源模块44提供的工作电压经由接插端子432和接插槽口431输入扩展卡42,使得插入检测电路导通。插入检测电路可以设置在扩展卡上,也可以设置在电源模块42或电视机芯子系统41上,其位于接插端子432和接插槽口431所构成的电流回路上,当接插端子432和接插槽口431电连接时,电流回路导通,插入检测电路输出一个标识信号1至电视机芯子系统41,电视机芯子系统41收到标识信号1后,通过通讯及控制信号控制电视功能扩展组件32的DC/DC电源424打开,DC/DC电源424供应工作电压至扩展卡42上的各单元模块,使扩展卡42正常工作。
在本发明优选的实施方式中,插入检测电路输出的标识信号1与扩展卡42的功能类型相对应,其不仅表示扩展卡42已插入电视机并与电视机芯子系统41电连接,还进一步向电视机芯子系统41告知了扩展卡的功能类型,如数字一体机扩展卡、高清可录模卡或学习娱乐模卡等。例如,标识信号1可以采用一组二进制码来表示不同功能类型的扩展卡。
随后,扩展卡42输出音频/视频类型信号标识2至电视机芯子系统41,音频/视频类型信号标识2可以通过一组二进制码来表示由外部接口422输入扩展卡42的信号类型,这些信号包括射频信号(RF)、复合视频广播信号(Composite Video Broadcast Signal,CVBS)、亮度/色度信号(Y/C)、色差信号(Y/Pb/Pr)、VGA(Video Graphics Array)信号、DVI(Digital Visual Interface)信号、HDMI(High DefinitionMultimedia Interface)信号以及其他现有的各种音频/视频信号。
电视机芯子系统41收到标识信号2后,切换对应的显示通道并输出扩展卡42的音频/视频内容,电视机芯子系统41和扩展卡42之间通过UART/IIC/IR等通讯方式进行相互的信号控制与通信。
此后,用户可以通过遥控器选择电视机40是在普通电视接收模式还是扩展卡模式下收看节目。遥控器发出的红外指令经电视机40接收解码后,可以先传输至电视机芯模块411,再经电视机芯模块411处理后发出控制指令,经由金手指连接器43传输至扩展卡42的功能扩展模块321,以进行对应操作;当然,由于扩展卡42的功能扩展模块321中具有可以接收IR指令的外部设备接口4217,因此遥控器也可以与扩展卡42之间直接进行数据通讯,以控制其操作。
尽管为示例目的,已经公开了本发明的优选实施方式,但是本领域的普通技术人员将意识到,在不脱离由所附的权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下,各种改进、增加以及取代是可能的。