CN105472294B - 一种视频数据和usb数据的混合传输系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种视频数据和USB数据的混合传输系统及方法，所述混合传输系统包括第一混合传输装置、第二混合传输装置、传输通道；第一混合传输装置连接视频源与第一USB数据终端；第二混合传输装置连接视频接收终端与第二USB数据终端；第一混合传输装置通过传输通道连接第二混合传输装置；第一混合传输装置将视频数据和下行USB数据混合，通过传输通道发送给第二混合传输装置并进行分离，同时第二混合传输装置将上行USB数据通过传输通道发送给第一混合传输装置。本发明使视频数据和USB数据可复用传输通道进行传输，节约了线缆和元器件成本，简便了操作。
Description
技术领域
本发明涉及数据传输技术领域，具体的涉及一种视频数据和USB数据的混合传输系统及方法。
背景技术
目前，各类视频应用越来越多，在摄像头、DVD等视频源与显示器、DVR等视频接收终端之间需要传输大量视频数据。在传输视频数据的同时，有时还需要传输其他类型的数据。通用串行总线是一种应用广泛的用以传输数据的接口技术，英文为Universal SerialBus，缩写为USB，USB接口具有传输速度快、支持热插拔、可同时连接多个设备的特点，目前计算机主机和鼠标、键盘、打印机等设备之间多采用USB接口进行连接。若需要同时传输视频数据和USB数据，现有技术需要分别传输，这种传输方式会增加系统的功耗和传输介质的成本，若采用光纤进行传输，还会增加光电收发器件的数量，进一步提高系统成本。进一步地，随着显示分辨率的提高，传输视频所需的带宽增加很快。如要传输日渐普及的4K2K视频信号，所需带宽达到了12到18Gbps。如此高的速率既增加传输成本，又降低传输距离。目前缺乏一种可以在两个USB数据终端之间传输USB数据，同时又可以将视频数据特别是高分辨率视频数据由视频源发送至视频接收终端的高效、低成本解决方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，对视频源发送给视频接收终端的视频数据，以及在两个USB数据终端之间传输的USB数据如何复用传输通道，高效传输的问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
作为本发明的一种视频数据和USB数据的混合传输系统，包括第一混合传输装置、第二混合传输装置、传输通道；第一混合传输装置连接视频源与第一USB数据终端；第二混合传输装置连接视频接收终端与第二USB数据终端；第一混合传输装置通过传输通道连接第二混合传输装置；
所述传输通道包括下行传输通道和上行传输通道；所述第一混合传输装置包括：第一USB接口单元、视频与USB数据混合单元、信号驱动单元、上行USB数据接收单元；第一USB接口单元通过USB接口与第一USB数据终端进行USB数据的收发，将下行USB数据发送给视频与USB数据混合单元，将上行USB数据发送给第一USB数据终端；视频与USB数据混合单元将来自视频源的视频数据和来自USB接口单元的下行USB数据进行混合，形成混合数据并发送给信号驱动单元，信号驱动单元对混合数据进行驱动后通过下行传输通道发送给第二混合传输装置，上行USB数据接收单元接收第二混合传输装置通过上行传输通道发送的上行USB数据，并发送给第一USB接口单元。
所述第二混合传输装置包括：第二USB接口单元、视频与USB数据分离单元、信号接收单元、上行USB数据发送单元；信号接收单元接收由第一混合传输装置通过下行传输通道发送的混合数据，将混合数据发送给视频与USB数据分离单元进行分离，分离后得到视频数据和下行USB数据，将视频数据发送给视频接收终端，并将下行USB数据发送给第二USB接口单元，第二USB接口单元通过USB接口与第二USB数据终端进行USB数据的收发，将下行USB数据发送给第二USB数据终端，并将上行USB数据发送给上行USB数据发送单元，上行USB数据发送单元将上行USB数据通过上行传输通道发送给第一混合传输装置。
优选地，所述第一混合传输装置还包括视频压缩单元，连接所述视频源和所述视频与USB数据混合单元，用于对视频数据进行压缩，视频压缩单元采用帧内或帧间压缩算法对视频数据进行压缩；所述第二混合传输装置还包括视频解压缩单元，连接所述视频与USB数据分离单元和所述视频接收终端，用于对视频数据进行解压缩，视频解压缩单元采用对应的帧内或帧间解压缩算法对压缩后的视频数据进行解压缩。
优选地，所述第一混合传输装置还包括下行数据编码单元，连接所述视频与USB数据混合单元和所述信号驱动单元，用于对视频数据和下行USB数据的混合数据进行编码，编码方式为扰码或直流平衡编码；所述第二混合传输装置还包括下行数据解码单元，连接所述信号接收单元和所述视频与USB数据分离单元，用于对编码后的视频数据和下行USB数据的混合数据进行解码，解码方式为解扰码或直流平衡解码。
优选地，所述第二混合传输装置还包括上行数据编码单元，连接所述第二USB接口单元和所述上行USB数据发送单元，用于对上行USB数据进行编码，编码方式为扰码或直流平衡编码；所述第一混合传输装置还包括上行数据解码单元，连接所述上行USB数据接收单元和所述第一USB接口单元，用于对编码后的上行USB数据进行解码，解码方式为解扰码或直流平衡解码。
优选地，所述视频与USB数据混合单元以时分复用方式按预设时间段交替发送视频数据和下行USB数据；或在视频数据的消隐周期内发送下行USB数据；或添加标识字段，将视频数据与下行USB数据以不同的标识字段相区别。
优选地，所述信号驱动单元输出光信号或电信号：若信号驱动单元输出光信号，其将电信号转换为光信号，并将光信号发射到下行传输通道，下行传输通道为光纤，信号接收单元接收相应的光信号，其将从下行传输通道接收到的光信号转换为电信号；若信号驱动单元输出电信号，其将电信号驱动到下行传输通道，下行传输通道为电缆，信号接收单元从下行传输通道接收电信号。
优选地，所述上行USB数据发送单元输出光信号或电信号：若上行USB数据发送单元输出光信号，其将电信号转换为光信号，并将光信号发射到上行传输通道，上行传输通道为光纤，上行USB数据接收单元接收光信号，其将从上行传输通道接收到的光信号转换为电信号；若上行USB数据发送单元输出电信号，其将电信号驱动到上行传输通道，上行传输通道为电缆，上行USB数据接收单元从上行传输通道接收电信号。
进一步地，若上行传输通道和下行传输通道均为光纤，上行传输通道与下行传输通道可以使用各自独立的光纤传输。或者上行传输通道和下行传输通道也可以共用光纤传输，在共用的光纤上传输时，上行传输通道与下行传输通道的光信号以不同的波长进行传输；
进一步地，若上行传输通道和下行传输通道均为电缆，上行传输通道(32)与下行传输通道(31)可以使用各自独立的电缆传输。或者上行传输通道和下行传输通道也可以共用电缆传输，在共用的电缆上传输时，上行传输通道与下行传输通道的电信号以不同的频率范围进行传输。
优选地，所述第一USB接口单元和第二USB接口单元是符合USB3.0或USB3.1标准的接口，或是符合USB2.0标准的接口，或是符合USB1.1标准的接口。
优选地，所述下行传输通道和上行传输通道的长度均大于USB2.0标准规定的主机与设备之间最大5米的限制。
优选地，所述视频源与所述第一USB数据终端为计算机主机的组成部分，所述视频接收终端为显示器，所述第二USB数据终端为USB设备或USB集线器。
作为本发明的一种视频数据和USB数据的混合传输方法，通过第一混合传输装置、第二混合传输装置和传输通道，在视频源与视频接收终端之间传输视频数据，并在第一USB数据终端与第二USB数据终端之间传输USB数据，传输通道包括下行传输通道和上行传输通道。
所述第一混合传输装置接收来自视频源的视频数据和来自第一USB数据终端的下行USB数据并进行混合，对混合数据进行第一类操作，并将处理后的信号通过下行传输通道发送给第二混合传输装置，第二混合传输装置接收来自下行传输通道的信号并进行第二类操作，处理后得到视频数据和下行USB数据的混合数据并对其进行分离，分离后得到视频数据和下行USB数据，将视频数据发送给视频接收终端，并将下行USB数据发送给第二USB数据终端。
所述第二混合传输装置对来自第二USB数据终端的上行USB数据进行第三类操作，处理后的信号通过上行传输通道发送给第一混合传输装置，第一混合传输装置接收来自上行传输通道的信号并进行第四类操作，将处理后得到的上行USB数据发送给第一USB数据终端。
所述第一类操作有两种：第一种是将电信号转换为光信号，并将光信号发射到下行传输通道，此时下行传输通道为光纤，第二类操作是将光信号转换为电信号；第二种是将电信号以适于在电缆上长距离传输的方式驱动下行传输通道，此时下行传输通道为电缆，第二类操作是接收电信号以用于后续处理。
所述第三类操作有两种：第一种是将电信号转换为光信号，并将光信号发射到上行传输通道，此时上行传输通道为光纤，第四类操作是将光信号转换为电信号；第二种是将电信号以适于在电缆上长距离传输的方式驱动上行传输通道，此时上行传输通道为电缆，第四类操作是接收电信号以用于后续处理。
进一步地，若上行传输通道和下行传输通道均为光纤，上行传输通道(32)与下行传输通道(31)可以使用各自独立的光纤传输。或者上行传输通道和下行传输通道也可以共用光纤传输，在共用的光纤上传输时，上行传输通道与下行传输通道的光信号以不同的波长进行传输；
进一步地，若上行传输通道和下行传输通道均为电缆，上行传输通道与下行传输通道可以使用各自独立的电缆传输。或者上行传输通道和下行传输通道也可以共用电缆传输，在共用的电缆上传输时，上行传输通道与下行传输通道的电信号以不同的频率范围进行传输。
优选地，所述第一混合传输装置接收由视频源发送的视频数据后，先对视频数据进行压缩，再将压缩后的视频数据和下行USB数据进行混合，压缩算法采用帧内或帧间压缩算法；所述第二混合传输装置对混合数据进行分离后，先对压缩后的视频数据进行解压缩，再将解压缩后的视频数据发送给视频接收终端，解压缩算法采用对应的帧内或帧间解压缩算法。
优选地，所述第一混合传输装置将视频数据和下行USB数据进行混合后，先对混合数据进行编码，再进行第一类操作，编码方式为扰码或直流平衡编码；所述第二混合传输装置对数据进行第二类操作后，先对数据进行解码，得到视频数据和下行USB数据的混合数据，再对其进行分离，解码方式为解扰码或直流平衡解码。
优选地，所述第二混合传输装置接收来自第二USB数据终端的上行USB数据后，先对数据进行编码，再进行第三类操作，编码方式为扰码或直流平衡编码；所述第一混合传输装置对数据进行第四类操作后，先对数据进行解码，得到上行USB数据，再将其发送给第一USB数据终端，解码方式为解扰码或直流平衡解码。
优选地，所述第一混合传输装置以时分复用方式按预设时间段交替发送视频数据和下行USB数据；或在视频数据的消隐周期内发送下行USB数据；或添加标识字段，将视频数据与下行USB数据以不同的标识字段相区别。
优选地，所述第一混合传输装置和所述第一USB数据终端之间的接口，以及第二混合传输装置和第二USB数据终端之间的接口，是符合USB3.0或USB3.1标准的接口，或是符合USB2.0标准的接口，或是符合USB1.1标准的接口。
优选地，所述下行传输通道和上行传输通道的长度均大于USB2.0标准规定的主机与设备之间最大5米的限制。
优选地，所述视频源与所述第一USB数据终端为计算机主机的组成部分，所述视频接收终端为显示器，所述第二USB数据终端为USB设备或USB集线器。
附图说明
图1是本发明视频数据和USB数据的混合传输系统的一种整体模块图
图2是本发明视频数据和USB数据的混合传输系统中第一混合传输装置的一种内部功能模块及外部信号连接图
图3是本发明视频数据和USB数据的混合传输系统中第二混合传输装置的一种内部功能模块及外部信号连接图
图4是本发明视频数据和USB数据的混合传输系统的另一种整体模块图
图5是本发明视频数据和USB数据的混合传输系统中第一混合传输装置的另一种内部功能模块及外部信号连接图
图6是本发明视频数据和USB数据的混合传输系统中第二混合传输装置的另一种内部功能模块及外部信号连接图
图7是本发明视频数据和USB数据的混合传输系统中视频与USB数据混合单元以时分复用方式按预设时间段交替发送视频数据和下行USB数据的混合方式
图8是本发明视频数据和USB数据的混合传输系统中视频与USB数据混合单元在视频数据的消隐周期内发送下行USB数据的混合方式
图9是本发明视频数据和USB数据的混合传输系统中视频与USB数据混合单元添加标识字段，将视频数据与下行USB数据以不同标识字段相区别的混合方式
其中：
1 第一混合传输装置 2 第二混合传输装置
3 传输通道 6 视频源
7 视频接收终端 8 第一USB数据终端
9 第二USB数据终端
11 视频压缩单元 12 第一USB接口单元
13 视频与USB数据混合单元 14 信号驱动单元
15 上行USB数据接收单元 16 下行数据编码单元
17 上行数据解码单元
21 视频解压缩单元 22 第二USB接口单元
23 视频与USB数据分离单元 24 信号接收单元
25 上行USB数据发送单元 26 下行数据解码单元
27 上行数据编码单元
31 下行传输通道 32 上行传输通道
具体实施方式
下面，结合附图中的实施例对本发明一种视频数据和USB数据的混合传输系统及方法进行进一步说明。
如图1所示，本发明的应用实施例，一种视频数据和USB数据的混合传输系统，该系统包括第一混合传输装置1、第二混合传输装置2、传输通道3；第一混合传输装置1连接视频源6与第一USB数据终端8，第二混合传输装置2连接视频接收终端7与第二USB数据终端9，第一混合传输装置1通过传输通道3连接第二混合传输装置2；所述传输通道3包括下行传输通道31和上行传输通道32，下行传输通道31和上行传输通道32共用线缆传输；所述视频源6与所述第一USB数据终端8为计算机主机的组成部分，所述视频接收终端7为显示器，所述第二USB数据终端9是USB设备，如键盘、鼠标、摄像头、U盘、音频输入输出设备等，也可以是USB集线器。
如图2所示，所述第一混合传输装置1包括：第一USB接口单元12、视频与USB数据混合单元13、信号驱动单元14、上行USB数据接收单元15；第一USB接口单元12通过USB接口与第一USB数据终端8进行USB数据的收发，将下行USB数据发送给视频与USB数据混合单元13，将上行USB数据发送给第一USB数据终端8；视频与USB数据混合单元13将来自视频源6的视频数据和来自USB接口单元12的下行USB数据进行混合，混合方式为以时分复用方式按预设时间段交替发送视频数据和下行USB数据，或在视频数据的消隐周期内发送下行USB数据，或添加标识字段，将视频数据与下行USB数据以不同的标识字段相区别；混合后的数据发送给信号驱动单元14，信号驱动单元14对混合数据进行驱动后通过下行传输通道31发送给第二混合传输装置2，上行USB数据接收单元15接收第二混合传输装置2通过上行传输通道32发送的上行USB数据，并发送给第一USB接口单元12。
第一混合传输装置1还包括视频压缩单元11，连接所述视频源6和所述视频与USB数据混合单元13，用于对视频数据进行压缩，压缩算法采用帧内或帧间压缩算法。帧内压缩算法只使用一帧内的信息进行压缩，压缩延时低，需要缓存容量小，但压缩倍数较低；而帧间压缩算法使用多帧内的信息，可以进行帧间预测，与帧内压缩算法相比，帧间压缩算法压缩延时高，需要缓存容量大，但压缩倍数较高。本应用实施例中可使用的帧内压缩算法包括但不限于JPEG、JPEG2000、JPEG-LS、JPEG-XR、Dirac、VC-2、以及H.264或H.265的帧内压缩部分。本应用实施例中可使用的帧间压缩算法包括但不限于MPEG、MPEG2、MPEG4、H.264和H.265。在传输前对视频数据进行压缩可以有效降低所需传输带宽，延长传输距离，降低传输成本。
第一混合传输装置1还包括下行数据编码单元16，连接所述视频与USB数据混合单元13和所述信号驱动单元14，用于对视频数据和下行USB数据的混合数据进行编码，编码方式为扰码或直流平衡编码。使用扰码或直流平衡编码可使数据中0和1的个数相等或接近相等，使得信号的直流分量在数据传输过程中保持恒定或近似恒定，以便于在接收端恢复出时钟和数据。另外扰码或直流平衡编码可以限制扰码或编码后的数据中连续0和1的个数，从而使得扰码或直流平衡编码后的数据不占用低频频谱，在下行传输通道31和上行传输通道32共用电缆传输时，便于实现下行传输通道31和上行传输通道32以不同的频率范围传输。本应用实施例中可使用的直流平衡编码包括但不限于4B5B、8B10B、64B66B和128B132B编码。本应用实施例中使用的扰码可以但不限于采用线性反馈移位寄存器实现。
第一混合传输装置1还包括上行数据解码单元17，连接所述上行USB数据接收单元15和所述第一USB接口单元12，用于对编码后的上行USB数据进行解码，解码方式为解扰码或直流平衡解码。
下行传输通道31为光纤或电缆：若下行传输通道31为光纤，信号驱动单元14输出光信号，其将电信号转换为光信号，并将光信号发射到下行传输通道31；若下行传输通道31为电缆，信号驱动单元14输出电信号，其将电信号驱动到下行传输通道31。
上行传输通道32为光纤或电缆：若上行传输通道32为光纤，上行USB数据接收单元15接收光信号，其将从上行传输通道32接收到的光信号转换为电信号；若上行传输通道32为电缆，上行USB数据接收单元15从上行传输通道32接收电信号。
如图3所示，所述第二混合传输装置2包括：第二USB接口单元22、视频与USB数据分离单元23、信号接收单元24、上行USB数据发送单元25；信号接收单元24接收由第一混合传输装置1通过下行传输通道31发送的混合数据，将混合数据发送给视频与USB数据分离单元23进行分离，分离后得到视频数据和下行USB数据，将视频数据发送给视频接收终端7，并将下行USB数据发送给第二USB接口单元22，第二USB接口单元22通过USB接口与第二USB数据终端9进行USB数据的收发，将下行USB数据发送给第二USB数据终端9，并将上行USB数据发送给上行USB数据发送单元25，上行USB数据发送单元25将上行USB数据通过上行传输通道32发送给第一混合传输装置1。
第二混合传输装置2还包括视频解压缩单元21，连接所述视频与USB数据分离单元23和所述视频接收终端7，用于对视频数据进行解压缩，解压缩算法采用与压缩算法对应的帧内或帧间解压缩算法。
第二混合传输装置2还包括下行数据解码单元26，连接所述信号接收单元24和所述视频与USB数据分离单元23，用于对编码后的视频数据和下行USB数据的混合数据进行解码，解码方式为解扰码或直流平衡解码。
第二混合传输装置2还包括上行数据编码单元27，连接所述第二USB接口单元22和所述上行USB数据发送单元25，用于对上行USB数据进行编码，编码方式为扰码或直流平衡编码。
下行传输通道31为光纤或电缆：若下行传输通道31为光纤，信号接收单元24接收光信号，其将从下行传输通道31接收到的光信号转换为电信号；若下行传输通道31为电缆，信号接收单元24从下行传输通道31接收电信号。
上行传输通道32为光纤或电缆：若上行传输通道32为光纤，上行USB数据发送单元25输出光信号，其将电信号转换为光信号，并将光信号发射到上行传输通道32；若上行传输通道32为电缆，上行USB数据发送单元25输出电信号，其将电信号驱动到上行传输通道32。
若上行传输通道32和下行传输通道31为光纤，在共用的光纤上，上行传输通道32与下行传输通道31的光信号以不同的波长进行传输；若上行传输通道32和下行传输通道31为电缆，在共用的电缆上，上行传输通道32与下行传输通道31的电信号以不同的频率范围进行传输。
第一USB接口单元12和第二USB接口单元22是符合下述标准的接口：USB3.0或USB3.1标准、USB2.0标准、USB1.1标准。
下行传输通道31和上行传输通道32的长度大于USB2.0标准规定的主机与设备之间最大5米的限制。
如图4所示，本发明的应用实施例，另一种视频数据和USB数据的混合传输系统，该系统包括第一混合传输装置1、第二混合传输装置2、传输通道3；第一混合传输装置1连接视频源6与第一USB数据终端8，第二混合传输装置2连接视频接收终端7与第二USB数据终端9，第一混合传输装置1通过传输通道3连接第二混合传输装置2；所述传输通道3包括下行传输通道31和上行传输通道32，下行传输通道31和上行传输通道32使用各自独立的线缆传输；所述视频源6与所述第一USB数据终端8为计算机主机的组成部分，所述视频接收终端7为显示器，所述第二USB数据终端9是USB设备，如键盘、鼠标、摄像头、U盘、音频输入输出设备等，也可以是USB集线器。
如图5所示，所述第一混合传输装置1包括：第一USB接口单元12、视频与USB数据混合单元13、信号驱动单元14、上行USB数据接收单元15；第一USB接口单元12通过USB接口与第一USB数据终端8进行USB数据的收发，将下行USB数据发送给视频与USB数据混合单元13，将上行USB数据发送给第一USB数据终端8；视频与USB数据混合单元13将来自视频源6的视频数据和来自USB接口单元12的下行USB数据进行混合，混合方式为以时分复用方式按预设时间段交替发送视频数据和下行USB数据，或在视频数据的消隐周期内发送下行USB数据，或添加标识字段，将视频数据与下行USB数据以不同的标识字段相区别；混合后的数据发送给信号驱动单元14，信号驱动单元14对混合数据进行驱动后通过下行传输通道31发送给第二混合传输装置2，上行USB数据接收单元15接收第二混合传输装置2通过上行传输通道32发送的上行USB数据，并发送给第一USB接口单元12。
第一混合传输装置1还包括视频压缩单元11，连接所述视频源6和所述视频与USB数据混合单元13，用于对视频数据进行压缩，压缩算法采用帧内或帧间压缩算法。帧内压缩算法只使用一帧内的信息进行压缩，压缩延时低，需要缓存容量小，但压缩倍数较低；而帧间压缩算法使用多帧内的信息，可以进行帧间预测，与帧内压缩算法相比，帧间压缩算法压缩延时高，需要缓存容量大，但压缩倍数较高。本应用实施例中可使用的帧内压缩算法包括但不限于JPEG、JPEG2000、JPEG-LS、JPEG-XR、Dirac、VC-2、以及H.264或H.265的帧内压缩部分。本应用实施例中可使用的帧间压缩算法包括但不限于MPEG、MPEG2、MPEG4、H.264和H.265。在传输前对视频数据进行压缩可以有效降低所需传输带宽，延长传输距离，降低传输成本。
第一混合传输装置1还包括下行数据编码单元16，连接所述视频与USB数据混合单元13和所述信号驱动单元14，用于对视频数据和下行USB数据的混合数据进行编码，编码方式为扰码或直流平衡编码。
第一混合传输装置1还包括上行数据解码单元17，连接所述上行USB数据接收单元15和所述第一USB接口单元12，用于对编码后的上行USB数据进行解码，解码方式为解扰码或直流平衡解码。使用扰码或直流平衡编码可使数据中0和1的个数相等或接近相等，使得信号的直流分量在数据传输过程中保持恒定或近似恒定，以便于在接收端恢复出时钟和数据。本应用实施例中可使用的直流平衡编码包括但不限于4B5B、8B10B、64B66B和128B132B编码。本应用实施例中使用的扰码可以但不限于采用线性反馈移位寄存器实现。
下行传输通道31为光纤或电缆：若下行传输通道31为光纤，信号驱动单元14输出光信号，其将电信号转换为光信号，并将光信号发射到下行传输通道31；若下行传输通道31为电缆，信号驱动单元14输出电信号，其将电信号驱动到下行传输通道31。
上行传输通道32为光纤或电缆：若上行传输通道32为光纤，上行USB数据接收单元15接收光信号，其将从上行传输通道32接收到的光信号转换为电信号；若上行传输通道32为电缆，上行USB数据接收单元15从上行传输通道32接收电信号。如图6所示，所述第二混合传输装置2包括：第二USB接口单元22、视频与USB数据分离单元23、信号接收单元24、上行USB数据发送单元25；信号接收单元24接收由第一混合传输装置1通过下行传输通道31发送的混合数据，将混合数据发送给视频与USB数据分离单元23进行分离，分离后得到视频数据和下行USB数据，将视频数据发送给视频接收终端7，并将下行USB数据发送给第二USB接口单元22，第二USB接口单元22通过USB接口与第二USB数据终端9进行USB数据的收发，将下行USB数据发送给第二USB数据终端9，并将上行USB数据发送给上行USB数据发送单元25，上行USB数据发送单元25将上行USB数据通过上行传输通道32发送给第一混合传输装置1。
第二混合传输装置2还包括视频解压缩单元21，连接所述视频与USB数据分离单元23和所述视频接收终端7，用于对视频数据进行解压缩，解压缩算法采用与压缩算法对应的帧内或帧间解压缩算法。
第二混合传输装置2还包括下行数据解码单元26，连接所述信号接收单元24和所述视频与USB数据分离单元23，用于对编码后的视频数据和下行USB数据的混合数据进行解码，解码方式为解扰码或直流平衡解码。
第二混合传输装置2还包括上行数据编码单元27，连接所述第二USB接口单元22和所述上行USB数据发送单元25，用于对上行USB数据进行编码，编码方式为扰码或直流平衡编码。
下行传输通道31为光纤或电缆：若下行传输通道31为光纤，信号接收单元24接收光信号，其将从下行传输通道31接收到的光信号转换为电信号；若下行传输通道31为电缆，信号接收单元24从下行传输通道31接收电信号。
上行传输通道32为光纤或电缆：若上行传输通道32为光纤，上行USB数据发送单元25输出光信号，其将电信号转换为光信号，并将光信号发射到上行传输通道32；若上行传输通道32为电缆，上行USB数据发送单元25输出电信号，其将电信号驱动到上行传输通道32。
第一USB接口单元12和第二USB接口单元22是符合下述标准的接口：USB3.0或USB3.1标准、USB2.0标准、USB1.1标准。
下行传输通道31和上行传输通道32的长度大于USB2.0标准规定的主机与设备之间最大5米的限制。
图7为视频与USB数据混合单元13混和数据的一种实施方法，本方法中，视频与USB数据混合单元13以时分复用方式按预设时间段交替发送视频数据和下行USB数据。视频与USB数据混合单元13将视频数据和下行USB数据按照预设的长度分别划分为视频数据块和下行USB数据块，并在预设的时间段中交替发送。图7中V1、V2、…、Vn以及U1、U2、…、Um均为由定时器定时的时间段，此n+m个时间段在发送视频数据和下行USB数据的过程中循环往复，n与m的取值在每次循环中可以保持相同，也可以按预设方式调整。视频与USB数据混合单元13在V1、V2、…、Vn共n个时间段内，发送n个视频数据块，在U1、U2、…、Un共m个时间段内，发送m个下行USB数据块，视频与USB数据混合单元13也可将发送视频数据块的n个时间段和发送下行USB数据块的m个时间段按预设方式进行排列组合；发送视频数据块的时间段与发送下行USB数据块的时间段长度可以相同也可以不同；视频与USB数据混合单元13及视频与USB数据分离单元23都包含有定时器，视频与USB数据混合单元13在混合数据中插入同步字段，用于同步视频与USB数据混合单元13及视频与USB数据分离单元23中的定时器。视频与USB数据混合单元13在插入同步字段后初始化其定时器，然后按预设的时间段发送视频数据块和下行USB数据块。视频与USB数据分离单元23在检测到同步字段后初始化其定时器，然后按预设的时间段接收视频数据块和下行USB数据块。
图8为视频与USB数据混合单元13混合数据的另一种实施方法，本方法中，视频与USB数据混合单元13在视频数据的消隐周期内发送下行USB数据。图8中V1、V2、…、Vi为i个视频数据有效周期，共发送i行视频数据，U1、U2、…、Ui为i个行消隐周期，Ui+1、Ui+2、…、Ui+j为j个列消隐周期，行消隐周期和列消隐周期合称消隐周期，在消隐周期内可发送下行USB数据。
图9为视频与USB数据混合单元13混合数据的再一种实施方法，本方法中，视频与USB数据混合单元13添加标识字段，将视频数据与下行USB数据以不同标识字段相区别。图9中Vh为视频数据标识字段，V为视频数据，Uh为下行USB数据标识字段，U为下行USB数据，Vh和Uh中包含数据类型，数据长度信息可为事先预设或包含在Vh和Uh中。视频与USB数据分离单元23检测到Vh后接收视频数据，检测到Uh后接收下行USB数据。
本发明一种视频数据和USB数据的混合传输系统及方法，对视频数据和USB数据进行混合，使其可复用传输通道进行传输，节约了线缆和元器件成本，简便了操作。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的保护范围上的任何限定，本发明请求的保护范围应当以权利要求书所记载的内容为准，凡是依据本发明的技术实质对上述具体实施方式所作的任何简单变化、等同替换或者分解合并，均仍属于本发明请求保护的范围之内。
Claims (40)
1.一种视频数据和USB数据的混合传输系统，包括第一混合传输装置(1)、第二混合传输装置(2)、传输通道(3)；第一混合传输装置(1)连接视频源(6)与第一USB数据终端(8)；第二混合传输装置(2)连接视频接收终端(7)与第二USB数据终端(9)；第一混合传输装置(1)通过传输通道(3)连接第二混合传输装置(2)；其特征在于：
所述传输通道(3)包括下行传输通道(31)和上行传输通道(32)；
所述第一混合传输装置(1)包括：视频压缩单元(11)、第一USB接口单元(12)、视频与USB数据混合单元(13)、信号驱动单元(14)、上行USB数据接收单元(15)；视频压缩单元(11)接收来自视频源(6)的视频数据，对视频数据进行压缩，并将压缩后的视频数据发送给视频与USB数据混合单元(13)；第一USB接口单元(12)通过USB接口与第一USB数据终端(8)进行USB数据的收发，将下行USB数据发送给视频与USB数据混合单元(13)，将上行USB数据发送给第一USB数据终端(8)；视频与USB数据混合单元(13)将来视频压缩单元(11)的压缩视频数据和来自USB接口单元(12)的下行USB数据以时分复用方式进行混合并插入同步字段，形成混合数据，视频与USB数据混合单元(13)含有定时器，在插入同步字段后初始化其定时器，然后按预设的时间段将压缩视频数据和下行USB数据发送给信号驱动单元(14)，信号驱动单元(14)对混合数据进行驱动后通过下行传输通道(31)发送给第二混合传输装置(2)，上行USB数据接收单元(15)接收第二混合传输装置(2)通过上行传输通道(32)发送的上行USB数据，并发送给第一USB接口单元(12)；
所述第二混合传输装置(2)包括：视频解压缩单元(21)、第二USB接口单元(22)、视频与USB数据分离单元(23)、信号接收单元(24)、上行USB数据发送单元(25)；信号接收单元(24)接收由第一混合传输装置(1)通过下行传输通道(31)发送的混合数据，将混合数据发送给视频与USB数据分离单元(23)，视频与USB数据分离单元(23)含有定时器，在检测到同步字段后初始化其定时器，然后按预设的时间段接收混合数据中的压缩视频数据和下行USB数据，从而将混合数据分离，分离后得到压缩视频数据和下行USB数据，将压缩视频数据发送给视频解压缩单元(21)，并将下行USB数据发送给第二USB接口单元(22)；视频解压缩单元(21)对压缩视频数据进行解压缩，并将解压缩后的视频数据发送给视频接收终端(7)；第二USB接口单元(22)通过USB接口与第二USB数据终端(9)进行USB数据的收发，将下行USB数据发送给第二USB数据终端(9)，并将上行USB数据发送给上行USB数据发送单元(25)，上行USB数据发送单元(25)将上行USB数据通过上行传输通道(32)发送给第一混合传输装置(1)。
2.根据权利要求1所述的一种视频数据和USB数据的混合传输系统，其特征在于：
所述视频压缩单元(11)采用帧内压缩算法对视频数据进行压缩；
所述视频解压缩单元(21)采用对应的帧内解压缩算法对压缩后的视频数据进行解压缩。
3.根据权利要求1所述的一种视频数据和USB数据的混合传输系统，其特征在于：
所述视频压缩单元(11)采用帧间压缩算法对视频数据进行压缩；
所述视频解压缩单元(21)采用对应的帧间解压缩算法对压缩后的视频数据进行解压缩。
4.根据权利要求1所述的一种视频数据和USB数据的混合传输系统，其特征在于：
所述第一混合传输装置(1)还包括下行数据编码单元(16)，连接所述视频与USB数据混合单元(13)和所述信号驱动单元(14)，用于对视频数据和下行USB数据的混合数据进行编码；
所述第二混合传输装置(2)还包括下行数据解码单元(26)，连接所述信号接收单元(24)和所述视频与USB数据分离单元(23)，用于对编码后的视频数据和下行USB数据的混合数据进行解码。
5.根据权利要求4所述的一种视频数据和USB数据的混合传输系统，其特征在于：
所述下行数据编码单元(16)采用的编码方式为扰码，所述下行数据解码单元(26)采用的解码方式为解扰码。
6.根据权利要求4所述的一种视频数据和USB数据的混合传输系统，其特征在于：
所述下行数据编码单元(16)采用的编码方式为直流平衡编码，所述下行数据解码单元(26)采用的解码方式为直流平衡解码。
7.根据权利要求1所述的一种视频数据和USB数据的混合传输系统，其特征在于：
所述第二混合传输装置(2)还包括上行数据编码单元(27)，连接所述第二USB接口单元(22)和所述上行USB数据发送单元(25)，用于对上行USB数据进行编码；
所述第一混合传输装置(1)还包括上行数据解码单元(17)，连接所述上行USB数据接收单元(15)和所述第一USB接口单元(12)，用于对编码后的上行USB数据进行解码。
8.根据权利要求7所述的一种视频数据和USB数据的混合传输系统，其特征在于：
所述上行数据编码单元(17)采用的编码方式为扰码，所述上行数据解码单元(27)采用的解码方式为解扰码。
9.根据权利要求7所述的一种视频数据和USB数据的混合传输系统，其特征在于：
所述上行数据编码单元(17)采用的编码方式为直流平衡编码，所述上行数据解码单元(27)采用的解码方式为直流平衡解码。
10.根据权利要求1所述的一种视频数据和USB数据的混合传输系统，其特征在于：
所述信号驱动单元(14)输出光信号，其将电信号转换为光信号，并将光信号发射到下行传输通道(31)；
所述信号接收单元(24)接收光信号，其将从下行传输通道(31)接收到的光信号转换为电信号；
所述上行USB数据发送单元(25)输出光信号，其将电信号转换为光信号，并将光信号发射到上行传输通道(32)；
所述上行USB数据接收单元(15)接收光信号，其将从上行传输通道(32)接收到的光信号转换为电信号。
11.根据权利要求10所述的一种视频数据和USB数据的混合传输系统，其特征在于：
所述下行传输通道(31)为光纤；
所述上行传输通道(32)为光纤，上行传输通道(32)与下行传输通道(31)使用各自独立的光纤传输。
12.根据权利要求10所述的一种视频数据和USB数据的混合传输系统，其特征在于：
所述下行传输通道(31)为光纤；
所述上行传输通道(32)为光纤，上行传输通道(32)与下行传输通道(31)共用光纤传输，在共用的光纤上，上行传输通道(32)与下行传输通道(31)的光信号以不同的波长进行传输。
13.根据权利要求1所述的一种视频数据和USB数据的混合传输系统，其特征在于：
所述信号驱动单元(14)输出电信号，并驱动下行传输通道(31)；
所述信号接收单元(24)从下行传输通道(31)接收电信号；
所述上行USB数据发送单元(25)输出电信号，并驱动上行传输通道(32)；
所述上行USB数据接收单元(15)从上行传输通道(32)接收电信号。
14.根据权利要求13所述的一种视频数据和USB数据的混合传输系统，其特征在于：
所述下行传输通道(31)为电缆；
所述上行传输通道(32)为电缆，上行传输通道(32)与下行传输通道(31)使用各自独立的电缆传输。
15.根据权利要求13所述的一种视频数据和USB数据的混合传输系统，其特征在于：
所述下行传输通道(31)为电缆；
所述上行传输通道(32)为电缆，上行传输通道(32)与下行传输通道(31)共用电缆传输，在共用的电缆上，上行传输通道(32)与下行传输通道(31)的电信号以不同的频率范围进行传输。
16.根据权利要求1所述的一种视频数据和USB数据的混合传输系统，其特征在于：
所述信号驱动单元(14)输出光信号，其将电信号转换为光信号，并将光信号发射到下行传输通道(31)；
所述信号接收单元(24)接收光信号，其将从下行传输通道(31)接收到的光信号转换为电信号；
所述上行USB数据发送单元(25)输出电信号，并驱动上行传输通道(32)；
所述上行USB数据接收单元(15)从上行传输通道(32)接收电信号；
所述下行传输通道(31)为光纤；
所述上行传输通道(32)为电缆。
17.根据权利要求1所述的一种视频数据和USB数据的混合传输系统，其特征在于：
所述第一USB接口单元(12)和第二USB接口单元(22)为符合USB3.0或USB3.1标准的接口。
18.根据权利要求1所述的一种视频数据和USB数据的混合传输系统，其特征在于：
所述第一USB接口单元(12)和第二USB接口单元(22)为符合USB2.0标准的接口。
19.根据权利要求1所述的一种视频数据和USB数据的混合传输系统，其特征在于：
所述第一USB接口单元(12)和第二USB接口单元(22)为符合USB1.1标准的接口。
20.根据权利要求1所述的一种视频数据和USB数据的混合传输系统，其特征在于：
所述下行传输通道(31)和上行传输通道(32)的长度均大于USB2.0标准规定的主机与设备之间最大5米的限制。
21.根据权利要求1所述的一种视频数据和USB数据的混合传输系统，其特征在于：
所述视频源(6)与所述第一USB数据终端(8)为计算机主机的组成部分，所述视频接收终端(7)为显示器，所述第二USB数据终端(9)为USB设备或USB集线器。
22.一种视频数据和USB数据的混合传输方法，通过第一混合传输装置(1)、第二混合传输装置(2)和传输通道(3)，在视频源(6)与视频接收终端(7)之间传输视频数据，并在第一USB数据终端(8)与第二USB数据终端(9)之间传输USB数据，其特征在于：
所述传输通道(3)包括下行传输通道(31)和上行传输通道(32)；
所述第一混合传输装置(1)接收来自视频源(6)的视频数据并进行压缩，同时接收来自第一USB数据终端(8)的下行USB数据，将压缩后的视频数据和下行USB数据以时分复用方式进行混合，复用方式为插入同步字段并按预设的时间段发送压缩视频数据和下行USB数据，然后对混合数据进行第一类操作，并将处理后的信号通过下行传输通道(31)发送给第二混合传输装置(2)，第二混合传输装置(2)接收来自下行传输通道(31)的信号并进行第二类操作，处理后得到压缩视频数据和下行USB数据的混合数据并对其进行分离，分离方式为在检测到同步字段后按预设的时间段接收混合数据中的压缩视频数据和下行USB数据，分离后得到压缩视频数据和下行USB数据，将压缩视频数据进行解压缩，将解压缩后的视频数据发送给视频接收终端(7)，并将下行USB数据发送给第二USB数据终端(9)；
所述第二混合传输装置(2)对来自第二USB数据终端(9)的上行USB数据进行第三类操作，处理后的信号通过上行传输通道(32)发送给第一混合传输装置(1)，第一混合传输装置(1)接收来自上行传输通道(32)的信号并进行第四类操作，将处理后得到的上行USB数据发送给第一USB数据终端(8)。
23.根据权利要求22所述的一种视频数据和USB数据的混合传输方法，其特征在于：
所述第一类操作是将电信号转换为光信号，光信号发射到下行传输通道(31)，下行传输通道(31)为光纤；
所述第三类操作是将电信号转换为光信号，光信号发射到上行传输通道(32)，上行传输通道(31)为光纤；
所述第二类操作和所述第四类操作是将光信号转换为电信号。
24.根据权利要求23所述的一种视频数据和USB数据的混合传输方法，其特征在于：
所述上行传输通道(32)与下行传输通道(31)使用各自独立的光纤传输。
25.根据权利要求23所述的一种视频数据和USB数据的混合传输方法，其特征在于：
所述上行传输通道(32)与下行传输通道(31)共用光纤传输，在共用的光纤上，上行传输通道(32)与下行传输通道(31)的光信号以不同的波长进行传输。
26.根据权利要求22所述的一种视频数据和USB数据的混合传输方法，其特征在于：
所述第一类操作是将电信号以适于在电缆上长距离传输的方式驱动下行传输通道(31)，下行传输通道(31)为电缆；
所述第三类操作是将电信号以适于在电缆上长距离传输的方式驱动上行传输通道(32)，上行传输通道(32)为电缆；
所述第二类操作和所述第四类操作是接收电信号以用于后续处理。
27.根据权利要求26所述的一种视频数据和USB数据的混合传输方法，其特征在于：
所述上行传输通道(32)与下行传输通道(31)使用各自独立的电缆传输。
28.根据权利要求26所述的一种视频数据和USB数据的混合传输方法，其特征在于：
所述上行传输通道(32)与下行传输通道(31)共用电缆传输，在共用的电缆上，上行传输通道(32)与下行传输通道(31)的电信号以不同的频率范围进行传输。
29.根据权利要求22所述的一种视频数据和USB数据的混合传输方法，其特征在于：
所述第一类操作是将电信号转换为光信号，光信号发射到下行传输通道(31)，下行传输通道(31)为光纤；
所述第三类操作是将电信号以适于在电缆上长距离传输的方式驱动上行传输通道(32)，上行传输通道(32)为电缆；
所述第二类操作是将光信号转换为电信号。
所述第四类操作是接收电信号以用于后续处理。
30.根据权利要求22所述的一种视频数据和USB数据的混合传输方法，其特征在于：
所述第一混合传输装置(1)采用的压缩算法为帧内压缩算法；
所述第二混合传输装置(2)采用的解压缩算法为对应的帧内解压缩算法。
31.根据权利要求22所述的一种视频数据和USB数据的混合传输方法，其特征在于：
所述第一混合传输装置(1)采用的压缩算法为帧间压缩算法；
所述第二混合传输装置(2)采用的解压缩算法为对应的帧间解压缩算法。
32.根据权利要求22所述的一种视频数据和USB数据的混合传输方法，其特征在于：
所述第一混合传输装置(1)将视频数据和下行USB数据进行混合后，先对混合数据进行编码，再进行第一类操作，编码方式为扰码；
所述第二混合传输装置(2)对数据进行第二类操作后，先对数据进行解码，得到视频数据和下行USB数据的混合数据，再对其进行分离，解码方式为解扰码。
33.根据权利要求22所述的一种视频数据和USB数据的混合传输方法，其特征在于：
所述第一混合传输装置(1)将视频数据和下行USB数据进行混合后，先对混合数据进行编码，再进行第一类操作，编码方式为直流平衡编码；
所述第二混合传输装置(2)对数据进行第二类操作后，先对数据进行解码，得到视频数据和下行USB数据的混合数据，再对其进行分离，解码方式为直流平衡解码。
34.根据权利要求22所述的一种视频数据和USB数据的混合传输方法，其特征在于：
所述第二混合传输装置(2)接收来自第二USB数据终端(9)的上行USB数据后，先对数据进行编码，再进行第三类操作，编码方式为扰码；
所述第一混合传输装置(1)对数据进行第四类操作后，先对数据进行解码，得到上行USB数据，再将其发送给第一USB数据终端(8)，解码方式为解扰码。
35.根据权利要求22所述的一种视频数据和USB数据的混合传输方法，其特征在于：
所述第二混合传输装置(2)接收来自第二USB数据终端(9)的上行USB数据后，先对数据进行编码，再进行第三类操作，编码方式为直流平衡编码；
所述第一混合传输装置(1)对数据进行第四类操作后，先对数据进行解码，得到上行USB数据，再将其发送给第一USB数据终端(8)，解码方式为直流平衡解码。
36.根据权利要求22所述的一种视频数据和USB数据的混合传输方法，其特征在于：
所述第一混合传输装置(1)和所述第一USB数据终端(8)之间的接口，以及第二混合传输装置(2)和第二USB数据终端(9)之间的接口，为符合USB3.0或USB3.1标准的接口。
37.根据权利要求22所述的一种视频数据和USB数据的混合传输方法，其特征在于：
所述第一混合传输装置(1)和所述第一USB数据终端(8)之间的接口，以及第二混合传输装置(2)和第二USB数据终端(9)之间的接口，为符合USB2.0标准的接口。
38.根据权利要求22所述的一种视频数据和USB数据的混合传输方法，其特征在于：
所述第一混合传输装置(1)和所述第一USB数据终端(8)之间的接口，以及第二混合传输装置(2)和第二USB数据终端(9)之间的接口，为符合USB1.1标准的接口。
39.根据权利要求22所述的一种视频数据和USB数据的混合传输方法，其特征在于：
所述下行传输通道(31)和上行传输通道(32)的长度均大于USB2.0标准规定的主机与设备之间最大5米的限制。
40.根据权利要求22所述的一种视频数据和USB数据的混合传输方法，其特征在于：
所述视频源(6)与所述第一USB数据终端(8)为计算机主机的组成部分，所述视频接收终端(7)为显示器，所述第二USB数据终端(9)为USB设备或USB集线器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |