CN103957439A - 一种高清多媒体控制器及其主板组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高清多媒体控制器及其主板组件，该主板组件包括主线路板、多屏互动及USB高清播放主板、WIFI主板、HDMI切换电路和主控电路；多屏互动及USB高清播放主板和HDMI输入接口的HDMI信号输出端分别与HDMI切换电路连接，多屏互动及USB高清播放主板和HDMI输入接口的工作状态信号输出端分别与主控电路连接，主控电路的一个输出端与HDMI切换电路的控制输入端连接，HDMI切换电路根据主控电路的控制信号从两路HDMI信号中选择最近工作连接的一路输出至HDMI输出接口。本技术方案提升了用户体验，减少了连接线。

Description

一种高清多媒体控制器及其主板组件

技术领域

本发明涉及多屏互动和HDMI高清播放技术领域，尤其涉及一种高清多媒体控制器及其主板组件。

背景技术

高清晰多媒体接口HDMI(High Definition Multimedia Interface)是一种未压缩的全数字消费电子产品接口标准，它把高清晰度视频与多频道音频信号融合连接到单一数字接口上进行合成处理，通过一根线缆传送出去，它是一个针对家电制造业的数字技术标准，广泛应用于DVD播放机、有线电视/卫星电视机顶盒(视讯转换器)、HDTV以及其他数字视听设备上，它可以有效地提高数字图像的质量，不再需要进行模数转换。

HDMI接口是目前国际上最先进的数字电视接口标准，是家电产品数字信号传输、连接的完美解决方案。HDMI是基于DVI(Digital Visual Interface)制定的，可以看作是DVI的强化与延伸，两者可以兼容。HDMI在保持高品质的情况下能够以数字传输未经压缩的高分辫率视频和多声道音频数据，最高传输速度为5Gbps。不容置疑，高清晰多媒体接口HDMI是视听产业不可或缺的重要构件，它将是未来视听产业发展的一大主流趋势。

多屏互动所指的是，基于DLNA协议或闪联协议、Miracast协议等，通过WIFI网络连接，在不同多媒体终端上，如常见基于Ios,Android,Symbian等不同操作系统上的不同智能终端设备如手机，PAD，TV等之间，可进行多媒体(音频，视频，图片)内容的传输，解析，展示，控制等一系列操作，可以在不同平台设备上同时共享展示内容，丰富用户的多媒体生活。简单的说，就是几种设备的屏幕，通过专门的连接设备就可以互相连接转换。比如手机上的电影可以在电视上播放，平板上的图片可以在电视上分享，电脑的内容可以投影到电视上。是一种时下正在悄然兴起的技术。例如，公开号为CN103581598A的专利文献公开了一种互联互通、多屏互动的设备、系统及实现方法，其中，所述设备包括：一中央处理器；连接所述中央处理器的电源管理器、WIFI模块、HDMI接口；所述显示终端通过所述HDMI接口连接所述设备，所述设备通过所述WIFI模块无线连接智能终端，所述智能终端通过WIFI模块将需共享的信息发送至设备，并由设备的中央处理器进行解码处理，通过HDMI接口传输至显示终端进行显示。

但是，现有技术中HDMI播放或传送设备，均为单一功能的设备，例如DVD播放机、机顶盒、电视棒、多屏互动设备等，都需要相对独立的电源供应，以及一个HDMI接口与显示设备进行物理连接，而现有技术中的显示设备，例如电视、显示器等，一般仅提供一至两个HDMI接口，在连接时一般都需要人工选择接口设置。而且，现有的多数多屏互动设备都是利用外部的局域网络与智能设备建立连接，这样就需要设备使用场合具有无线局域网络，还需进行相应的人为设置。这些不仅导致用户操作不方便，降低了用户体验，而且设置过多的连接线和设备也增加了安全风险和使用成本。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种高清多媒体控制器及其主板组件，将多屏互动及USB高清播放模块、无线路由模块集合到一个设备中，采用切换电路对多屏互动及USB高清播放模块的HDMI输出与外部HDMI接口之间进行即插即用的自动切换，提升用户体验，减少连接线。

为了达到上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

用于高清多媒体控制器的主板组件，包括主线路板、输入网线接口、多屏互动及USB高清播放主板、HDMI输出接口、HDMI输入接口、USB输入接口、WIFI主板、输出网线接口、HDMI切换电路和主控电路；USB输入接口与多屏互动及USB高清播放主板实现电路连接，WIFI主板的输入端和输出端分别与输入网线接口和输出网线接口实现电路连接；多屏互动及USB高清播放主板和HDMI输入接口的HDMI信号输出端分别与HDMI切换电路连接，多屏互动及USB高清播放主板和HDMI输入接口的工作状态信号输出端分别与主控电路连接，主控电路的一个输出端与HDMI切换电路的控制输入端连接，这样，主控电路从多屏互动及USB高清播放主板和HDMI输入接口获取工作状态信号并从中选出最近工作连接的一路，主控电路再输出控制信号给HDMI切换电路，HDMI切换电路根据主控电路的控制信号从两路HDMI信号中选择最近工作连接的一路输出至HDMI输出接口。

作为优选，所述主控电路的另一个输出端与HDMI输出接口的CEC控制脚连接。

作为优选，在HDMI输入接口的电源端和接地端之间跨接有两个串联电阻从而形成电阻分压电路，从这两个串联电阻中间引出作为HDMI输入接口的工作状态信号输出端。

作为优选，所述USB输入接口经由主线路板与USB输出接口和多屏互动及USB高清播放主板实现电路连接，WIFI主板的输入端和输出端分别经由主线路板与输入网线接口和输出网线接口实现电路连接。

作为优选，在主线路板的右后侧通过紧固件架设固定有输出主板，输出主板通过排针与主线路板实现电路连接，多屏互动及USB高清播放主板位于主线路板和输出主板之间并与输出主板上的HDMI连接接口插接，多屏互动及USB高清播放主板通过紧固件架设固定在主线路板上，输出主板的后面安装HDMI输出接口和USB输出接口，主线路板的后面中间位置安装输入网线接口，主线路板的前面中间位置安装USB输入接口，WIFI主板通过紧固件架设固定在主线路板的前部左侧并与主线路板实现电路连接，输出网线接口安装在主线路板的前面左侧，HDMI输入接口安装在主线路板的前面右侧。

作为优选，所述主控电路设置在主线路板上，所述HDMI切换电路设置在输出主板。

作为优选，所述多屏互动及USB高清播放主板通过导线与USB输入接口连接。

作为优选，所述主线路板的左后侧安装有电源模块，电源模块通过主线路板给多屏互动及USB高清播放主板、WIFI主板、输出网线接口、HDMI切换电路和主控电路供电。

作为优选，所述HDMI切换电路采用PI3HDMI341ART芯片。

一种高清多媒体控制器，包括如上所述的主板组件。

本发明由于采用了以上的技术方案，将多屏互动及USB高清播放模块、无线路由模块集合到一个设备中，减少了连接线和电源数量，采用切换电路对多屏互动及USB高清播放模块的HDMI输出与外部HDMI接口之间进行即插即用的自动切换，提升了用户体验。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是盒体的结构示意图；

图3是主板组件的结构示意图；

图4是主板组件的俯视图；

图5是本发明的后视图(去安装盒)；

图6是本发明的前视图；

图7是本发明的俯视图(去安装盒)；

图8是本发明中主板组件的原理框图；

图9是本发明中HDMI切换电路的电路原理图；

图10是本发明中主控电路和HDMI输入接口的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。

实施例1：

如图1所示的一种高清多媒体控制器，包括面板1、安装板6、主板组件7、插座11和盒体8。

如图2所示，所述盒体的内部空间通过隔板802分隔成强电和弱电两个安装空间，左侧的强电安装空间内设有两个容置插座11的插座孔801，插座孔801的后部通过盒体盖板10封闭，盒体盖板10上设有可供电线穿入的电线孔。因为盒体后部在对应弱电安装空间的中间位置设有向前凹陷形成的凹槽807，所以右侧的弱电安装空间内形成有左侧腔室803和右侧腔室806，凹槽807壁上设有底部接口孔804和侧部接口孔805，主板组件7安装在弱电安装空间内。

如图3、图4所示，主板组件7包括主线路板701、电源模块702、输入网线接口703、多屏互动及USB高清播放主板704、输出主板705、USB输出接口706、HDMI输出接口707、HDMI连接板708、HDMI连接接口709、HDMI输入接口710、USB输入接口711、WIFI主板712、第一天线713、输出网线接口714和第二天线715。主线路板701通过紧固件架设固定在盒体8的弱电安装空间内，电源模块702设置在主线路板701的左后侧，置于盒体8的左侧腔室803内，市电电线穿过隔板802后与电源模块702连接，电源模块702通过主线路板701对安装在主线路板701上的其他模块供电。输出主板705通过紧固件架设固定在主线路板701的右后侧，置于盒体8的右侧腔室806内，输出主板705通过排针与主线路板701实现电路连接，输出主板705的前面安装有HDMI连接板708，HDMI连接板708上安装有HDMI连接接口709，多屏互动及USB高清播放主板704位于主线路板701和输出主板705之间，多屏互动及USB高清播放主板704的HDMI插口与HDMI连接接口709插接，多屏互动及USB高清播放主板704通过HDMI连接接口709、HDMI连接板708与输出主板705实现电路连接，多屏互动及USB高清播放主板704通过紧固件架设固定在主线路板701上，输出主板705的后面安装HDMI输出接口707和USB输出接口706，如图5所示，HDMI输出接口707和USB输出接口706分别穿出弱电安装空间内的侧部接口孔805，主线路板701的后面中间位置安装输入网线接口703，输入网线接口703穿出盒体8凹槽807的底部，并且为了方便固定外部连接线，在凹槽807的底部设置有压线部件12。主线路板701的前面中间位置安装USB输入接口711，WIFI主板712通过紧固件架设固定在主线路板701的前部左侧并与主线路板701实现电路连接，输出网线接口714安装在主线路板701的前面左侧，HDMI输入接口710安装在主线路板701的前面右侧。第一天线713和第二天线715左右远离设置，右侧的第一天线713作为多屏互动及USB高清播放主板704的天线，两者通过导线连接；左侧的第二天线715作为WIFI主板的天线，两者通过导线连接。

本实施例中，WiFi主板放置在左侧，距离右侧的多屏互动及USB高清播放主板较远，可以防止处理电路信号之间的相互干扰。WiFi主板和多屏互动及USB高清播放主板的天线分布于产品的左右两端，减少天线信号之间的干扰。产品输出到电视的端口朝里，可以使用户安装更简单方便，同时带有压线部件固定卡线位置，防止线头脱落。电源电路部分分布于产品的左侧，功能电路分布于右侧，有利于整个产品的热平衡，利于散热，提高产品可靠性。交流电的引入只在最左端，与弱电部分距离拉开，保证了产品的安全性。

如图1、图6、图7所示，所述盒体8的前面通过紧固件与安装板6固定连接，安装板6的前面通过双面胶2粘接固定面板1，面板1和安装板6上设有与插座11、HDMI输入接口710、USB输入接口711和输出网线接口714相对应的开孔。安装板6上也设有与第一天线713、第二天线715相对应的开孔，第一天线713、第二天线715置于其各自的开孔内并通过双面胶粘接固定在面板1上。本产品可以是摆放形式的，也可以是安装在墙体内形式的，当其安装在墙体内时，为了更好的保护产品，可以在墙体内预埋安装盒9，安装盒9的的左右两侧设有螺丝孔，这样安装板6可以通过左右两侧的螺丝固定在安装盒9上，为了避免螺丝暴露影响外观，在面板1的左右两侧设有遮蔽螺丝的盖板3，盖板3后面通过双面胶4粘接固定卡扣5，并通过该卡扣5与安装板6卡接固定。

高清多媒体控制器的电路连接原理如图8、图9、图10所示，交流输入电线717与插座11和电源模块702连接，USB输入接口711经由主线路板701与USB输出接口706和多屏互动及USB高清播放主板704实现电路连接，WIFI主板712的输入端和输出端分别经由主线路板701与输入网线接口703和输出网线接口714实现电路连接。为了实现多屏互动及USB高清播放主板704和HDMI输入接口这两路HDMI信号之间的自动切换，设置有HDMI切换电路7011和主控电路7012，多屏互动及USB高清播放主板704和HDMI输入接口的HDMI信号输出端分别与HDMI切换电路7011连接，多屏互动及USB高清播放主板704和HDMI输入接口710的工作状态信号输出端分别与主控电路7012连接，主控电路7012的一个输出端与HDMI切换电路7011的控制输入端连接，主控电路7012的另一个输出端与HDMI输出接口707的CEC控制脚连接，这样，主控电路7012从多屏互动及USB高清播放主板704和HDMI输入接口获取工作状态信号并从中选出最近工作连接的一路，主控电路7012再输出控制信号给HDMI切换电路7011，HDMI切换电路7011根据主控电路7012的控制信号从两路HDMI信号中选择最近工作连接的一路输出至HDMI输出接口707，而主控电路7012可以通过HDMI输出接口707的CEC控制端对显示设备实施控制。

其中，所述HDMI输入接口710的工作状态信号输出端是指：如图10所示，在HDMI输入接口710的18引脚5V电源端和接地端之间跨接有两个串联电阻R23和R27形成电阻分压电路，从这两个串联电阻中间引出作为HDMI输入接口710的工作状态信号输出端，当5V电源接入时，从这两个串联电阻中间引出可获得与主控电路中的MCU的工作电压相当的3.3V电压信号。

所述多屏互动及USB高清播放主板(模块)704采用深圳伟信科技有限公司生产的型号为V5i的模块，其工作原理与公开号为CN103581598A和CN102932683A的专利文献所公开的原理相同，多屏互动方案均采用协议标准方案(如DLNA协议、Miracast协议、airplay协议)，USB高清播放方案能够实现USB转HDMI的全高清转换，相当于现有市场销售的USB转HDMI转换器。该模块采用国际通用标准，无需安装APP。用户设备可以通过推送和镜像技术，无线传递音视频到电视机上观看。支持Airplay镜像、DLNA推送、Miracast镜像三大协议，兼容目前市场上绝大多数智能设备，可以播放用户的USB存储设备中的各种格式的高清音视频文件。所述多屏互动及USB高清播放主板704具有多屏互动部分和USB高清播放部分两路HDMI信号，其主控芯片会根据工作连接顺序选择最近连接的一路HDMI信号输出，并且其主控芯片还具有一路显示是否有HDMI信号输出的工作状态信号输出至主控电路7012。所述WIFI主板712可以是现有市场上销售的任一WIFI模块，WIFI主板712可提供多屏互动协议所需的局域网连接，也可以单独提供用户的有线和无线网络连接。

所述主控电路7012设置在主线路板701上，所述HDMI切换电路7011设置在输出主板705上。所述多屏互动及USB高清播放主板704通过导线与USB输入接口711连接。

输入网线接口703，用于外部WAN的接入；USB输出接口706，与显示设备(如电视机、显示器等)的USB接口连接；HDMI输出接口707，与显示设备(如电视机、显示器等)的HDMI接口连接；HDMI输入接口710，供用户HDMI影音设备连接；USB输入接口711，供用户USB存储设备或其他设备(如电脑、手机、相机等)连接；输出网线接口714，RJ45接口供用户有线上网连接。

如图9所示，HDMI切换电路7011采用PI3HDMI341ART芯片。PI3HDMI341ART是基于DVI/HDMI标准的有源3:1开关电路，集成高清视频TMDS信号处理处理。PI3HDMI341ART是将3路有效TMDS信号切换1路高阻1TMDS信号到接收端的切换电路。它从选中的视频组件中接收差分信号并驱动显示单元。通过一个配置位可以提供3种可控制的输出波动幅度。允许的输出波动幅度为500mV、750mV和1000mV三种。这种解决方案还提供了一个独特的高级的预加重技术来降低远距离传输过程中导致的上升和下降时间的延长。每个完整的HDMI/DVI通道还有较低速的附加信号需要切换。该芯片方案提供了附加信号的开关，与高速信号开关集成在一起，实现了完整的解决方案。在每个高速通道的输入端使用均衡技术，可以成功地消除由长线缆从输入端到接收端产生的波动，从而使用户可以使用更长的线缆(高达25米)。支持由HDMI规范1.3版本规定的最大2.5Gbps的带宽和12位色深。由于其单向性，所以是专为视频接收端使用的。对于用户的电路来说，该芯片应该位于接收端一侧，接收多个视频设备的输入，如电脑，DVD，机顶盒，D-VHS等。PI3HDMI341ART是业界第一个DVI/HDMI切换芯片同时兼容HDMI1.1、1.2、1.3协议确保了各种高带宽的视频流从视频设备输出到显示单元。同时还提供8kV的ESD/EOS保护，它是目前许多消费电子类设备可靠使用的保证。

PI3HDMI341ART芯片能够实现三路HDMI信号选择切换至一路HDMI信号输出，因此本发明的另一实施例可以将上述多屏互动及USB高清播放主板704分成多屏互动模块和USB高清播放模块两个，这两个模块的HDMI信号输出均连接至所述HDMI切换电路7011，同时这两个模块都输出相应的工作状态信号至主控电路7012，以实现实施例1的相同功能。

主控电路7012采用STM32F103R6T6芯片。如图10所示，电阻R35和电容C25串联后跨接在3.3V的MCU电源和地端之间，电阻R35和电容C25的中间点连接STM32F103R6T6芯片的复位引脚7，二极管D5跨接在电阻R35两端与电阻R35并联，二极管D5用于在电源断开后释放电容的储电，在电源不稳定的情况下，保证复位电路的可靠性，保证STM32F103R6T6芯片的正常工作。STM32F103R6T6芯片的23引脚与HDMI输入接口710的电阻分压电路连接，HDMI输入接口710上设有Rclamps芯片，这是能为HDMI接口提供超低电容式过压保护的TVS(瞬压抑制)芯片，可以避免由于ESD(静电释放)、CDE(电缆放电)或EFT(电快速瞬变)所引起的过压损害。STM32F103R6T6芯片的62引脚和63引脚与多屏互动及USB高清播放主板704连接，62引脚用于采集多屏互动及USB高清播放主板704的工作状态信息，必要时63引脚可用于对多屏互动及USB高清播放主板704进行开关控制和信号输出选择控制。26-29引脚与HDMI切换电路7011连接，用于控制PI3HDMI341ART芯片的选择输出；35引脚与HDMI输出接口707的CEC控制脚14连接，用于实现对显示设备的控制。

在本发明的另外一个实施例，主控电路7012也可以通过RS232控制接口716与显示设备连接，用于实现对显示设备的控制。

在本发明的再一个实施例中，主控电路7012也可以放弃对显示设备的控制，这样主控电路7012仅需常规的逻辑电路即可实现从两个工作状态信号中选出最近连接的一个，从而控制HDMI切换电路进行切换输出。

需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.用于高清多媒体控制器的主板组件，其特征在于，包括主线路板(701)、输入网线接口(703)、多屏互动及USB高清播放主板(704)、HDMI输出接口(707)、HDMI输入接口(710)、USB输入接口(711)、WIFI主板(712)、输出网线接口(714)、HDMI切换电路(7011)和主控电路(7012)；USB输入接口(711)与多屏互动及USB高清播放主板(704)实现电路连接，WIFI主板(712)的输入端和输出端分别与输入网线接口(703)和输出网线接口(714)实现电路连接；多屏互动及USB高清播放主板(704)和HDMI输入接口(710)的HDMI信号输出端分别与HDMI切换电路(7011)连接，多屏互动及USB高清播放主板(704)和HDMI输入接口(710)的工作状态信号输出端分别与主控电路(7012)连接，主控电路(7012)的一个输出端与HDMI切换电路(7011)的控制输入端连接，这样，主控电路(7012)从多屏互动及USB高清播放主板(704)和HDMI输入接口获取工作状态信号并从中选出最近工作连接的一路，主控电路(7012)再输出控制信号给HDMI切换电路(7011)，HDMI切换电路(7011)根据主控电路(7012)的控制信号从两路HDMI信号中选择最近工作连接的一路输出至HDMI输出接口(707)。

2.根据权利要求1所述的用于高清多媒体控制器的主板组件，其特征在于，所述主控电路(7012)的另一个输出端与HDMI输出接口(707)的CEC控制脚连接。

3.根据权利要求1所述的用于高清多媒体控制器的主板组件，其特征在于，在HDMI输入接口(710)的电源端和接地端之间跨接有两个串联电阻从而形成电阻分压电路，从这两个串联电阻中间引出作为HDMI输入接口(710)的工作状态信号输出端。

4.根据权利要求1所述的用于高清多媒体控制器的主板组件，其特征在于，所述USB输入接口(711)经由主线路板(701)与USB输出接口(706)和多屏互动及USB高清播放主板(704)实现电路连接，WIFI主板(712)的输入端和输出端分别经由主线路板(701)与输入网线接口(703)和输出网线接口(714)实现电路连接。

5.根据权利要求1所述的用于高清多媒体控制器的主板组件，其特征在于，在主线路板(701)的右后侧通过紧固件架设固定有输出主板(705)，输出主板(705)通过排针与主线路板(701)实现电路连接，多屏互动及USB高清播放主板(704)位于主线路板(701)和输出主板(705)之间并与输出主板(705)上的HDMI连接接口(709)插接，多屏互动及USB高清播放主板(704)通过紧固件架设固定在主线路板(701)上，输出主板(705)的后面安装HDMI输出接口(707)和USB输出接口(706)，主线路板(701)的后面中间位置安装输入网线接口(703)，主线路板(701)的前面中间位置安装USB输入接口(711)，WIFI主板(712)通过紧固件架设固定在主线路板(701)的前部左侧并与主线路板(701)实现电路连接，输出网线接口(714)安装在主线路板(701)的前面左侧，HDMI输入接口(710)安装在主线路板(701)的前面右侧。

6.根据权利要求1所述的用于高清多媒体控制器的主板组件，其特征在于，所述主控电路(7012)设置在主线路板(701)上，所述HDMI切换电路(7011)设置在输出主板(705)上。

7.根据权利要求1所述的用于高清多媒体控制器的主板组件，其特征在于，所述多屏互动及USB高清播放主板(704)通过导线与USB输入接口(711)连接。

8.根据权利要求1所述的用于高清多媒体控制器的主板组件，其特征在于，所述主线路板(701)的左后侧安装有电源模块(702)，电源模块(702)通过主线路板(701)给多屏互动及USB高清播放主板(704)、WIFI主板(712)、输出网线接口(714)、HDMI切换电路(7011)和主控电路(7012)供电。

9.根据权利要求1所述的用于高清多媒体控制器的主板组件，其特征在于，所述HDMI切换电路(7011)采用PI3HDMI341ART芯片。

10.一种高清多媒体控制器，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的主板组件。