CN105704543A - 一种便携式图像信号源及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及信号源技术领域，具体涉及一种便携式图像信号源及其控制方法，包括外部存储设备接口、外部存储设备控制器、主控制模块、图像信号编码模块和图像信号输出端口，还包括软处理器，所述主控制模块、软处理器、外部存储设备控制器和图像信号编码模块固化于一颗可编程逻辑器件中，所述可编程逻辑器件具有耦接所述外部存储设备接口与外部存储设备控制器的数据输入端子及耦接所述图像信号输出端口与图像信号编码模块的图像信号输出端子；采用单FPGA完成信号源的功能，简化硬件架构，降低成本。可以实现基于PC下的在线输出图像功能和无PC下的输出图像功能。

Description

一种便携式图像信号源及其控制方法
技术领域
本发明涉及信号源技术领域，具体涉及一种便携式图像信号源及其控制方法。
背景技术
目前，信号源的架构基本上都是采用ARM处理器加上FPGA来完成，ARM加上外部电路后，其硬件成本较高。另外，信号源大多支持的图像输出、文件下载和软件升级方式主要是基于个人电脑(PC)进行，由于应用的时候必须要采用PC，具有一定的局限性，无法随身携带，而在没有PC的地方无法实现图像输出、文件下载和软件升级，影响使用。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种成本低廉、可脱离PC进行图像输出、文件下载和软件升级的便携式图像信号源及其控制方法。
本发明一种便携式图像信号源，其技术方案是：包括外部存储设备接口、外部存储设备控制器、主控制模块、图像信号编码模块和图像信号输出端口，还包括软处理器，所述主控制模块、软处理器、外部存储设备控制器和图像信号编码模块固化于一颗可编程逻辑器件中，所述可编程逻辑器件具有耦接所述外部存储设备接口与外部存储设备控制器的数据输入端子及耦接所述图像信号输出端口与图像信号编码模块的图像信号输出端子；
所述外部存储设备控制器通过所述外部存储设备接口读取外部存储设备中的文件信息并解析成模组配置参数和图像数据，所述软处理器读取所述模组配置参数并解析成图像数据的时序信息，所述图像信号编码模块通过所述主控制模块读取所述图像数据并根据图像信号协议将所述图像数据按照所述时序信息进行编码生成图像信号。
进一步的，还包括第一缓存芯片控制器和第一缓存芯片，所述第一缓存芯片控制器固化于所述可编程逻辑器件中，所述可编程逻辑器件具有耦接所述第一缓存芯片与第一缓存芯片控制器的缓存端子，所述主控制模块通过所述第一缓存芯片控制器将所述图像数据写入第一缓存芯片。
进一步的，还包括第一存储芯片控制器和第一储存芯片，所述第一存储芯片控制器固化于所述可编程逻辑器件中，所述可编程逻辑器件具有耦接所述第一储存芯片与所述第一存储芯片控制器的第一存储端子，所述主控制模块通过所述第一存储芯片控制器将所述文件信息写入第一储存芯片。
进一步的，还包括程序启动和升级控制器和第二存储芯片，所述程序启动和升级控制器固化于所述可编程逻辑器件中，所述可编程逻辑器件具有耦接所述第二存储芯片与程序启动和升级控制器的第二存储端子，所述第二存储芯片用于存储所述可编程逻辑器件的程序文件，所述可编程逻辑器件通过所述程序启动和升级控制器读取第二存储芯片中的程序文件。
进一步的，还包括第二缓存芯片，所述图像信号输出端子通过所述第二缓存芯片耦接图像信号输出端口。
进一步的，还包括先入先出模块，所述先入先出模块固化于所述可编程逻辑器件中，所述可编程逻辑器件包括多个图像信号编码模块，所述先入先出模块读取所述图像数据经缓存处理后分别写入到每个所述图像信号编码模块中。
进一步的，所述第二缓存芯片的个数和所述图像信号输出端口的个数均与所述图像信号编码模块的个数相同，每个所述图像信号编码模块分别通过一个所述第二缓存芯片与一个所述图像信号输出端口连接。
进一步的，所述外部存储设备为SD卡或U盘。
本发明一种便携式图像信号源的控制方法，其技术方案是：可编程逻辑器件通过外部存储设备接口读取外部存储设备的文件信息并解析出模组配置参数和图像数据；
读取所述模组配置参数并解析成图像数据的时序信息；
读取所述图像数据并根据图像信号协议将所述图像数据按照所述时序信息进行编码生成图像信号输出。
进一步的，所述可编程逻辑器件从外部读取图像文件信息并转存至第一存储芯片，所述可编程逻辑器件直接从第一存储芯片中读取图像文件信息，并解析出模组配置参数和图像数据，根据模组配置参数解析出图像数据的时序信息，根据图像信号协议将读取的图像数据按照所述时序信息进行编码生成图像信号输出。
本发明的有益效果：采用单FPGA完成信号源的功能，简化硬件架构，降低成本。适合各种应用场合的信号输出需求，可以实现基于PC下的在线输出图像功能、无PC下的输出图像功能；基于PC下的图像信息文件下载和基于外部存储设备下的图像信息文件下载；软件升级支持基于PC下的软件升级功能和基于外部存储设备下的软件升级功能。提高了便携程度，降低了基于PC的局限性，使用更为方便。
附图说明
图1为本发明模块连接图；
图中：1—主控制模块、2—软处理器、3—外部存储设备控制器、4—网络通信控制模块、5—第一缓存芯片控制器、6—第一缓存芯片、7—程序启动和升级控制器、8—第一存储芯片控制器、9—第一存储芯片、14—第二存储芯片、10—先入先出模块、11—图像信号编码模块、12—第二缓存芯片、13—图像信号输出端口。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明，显然所述实例仅仅是本发明的一部分实例，而不是全部实例，所以所述实例不应理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明包括位于可编程逻辑器件内的主控制模块1、软处理器2、外部存储设备控制器3、网络通信控制模块4、第一缓存芯片控制器5、程序启动和升级控制器7、第一存储芯片控制器8、先入先出模块10、图像信号编码模块11，以及位于可编程逻辑器件外部的第一缓存芯片6、外部存储模块、第二缓存芯片12、网络接口、外部存储设备接口和图像信号输出端口13，其中外部存储模块包括第二存储芯片14和第一存储芯片9。本实施例的可编程逻辑器件选用FPGA。本发明中的图像信号可以是DP(DisplayPort，一种高清数字显示接口标准)、LVDS(Low-VoltageDifferentialSignaling，低电压差分信号)、MIPI(MobileIndustryProcessorInterface，移动产业处理器接口)或者V-BY-ONE(一种专门面向图像传输的数字接口标准)等图像信号，具体以DP信号为例进行说明。
网络通信控制模块4的输入端与网络接口连接，外部存储设备控制器3的输入端与外部存储设备接口连接，外部存储设备控制器3和网络通信控制模块4的控制信号输出端与软处理器2的输入端连接，数据输出端与主控制模块1的数据输入端连接；软处理器2的输出端与主控制模块1和图像信号编码模块11的控制信号输入端连接；主控制模块1的数据输出端与先入先出模块10连接，除此之外，主控制模块1还与外围各模块(包括第一缓存芯片控制器5、程序启动和升级控制器7、第一存储芯片控制器8)连接；程序启动和升级控制器7与第二存储芯片14连接，第一存储芯片控制器8与第一存储芯片9连接；先入先出模块10的输出端与图像信号编码模块11连接，图像信号编码模块11的控制信号输入端与软处理器2输出端连接，数据输入端与先入先出模块10输出端连接，输出端与第二缓存芯片12连接，第二缓存芯片12与图像信号输出端口13连接。
主控制模块1主要功能是完成外围各模块之间的数据传输。软处理器2具有中央控制单元，主要功能是接收外部存储设备控制器3或网络通信控制模块4解析出来的控制命令，按照控制命令控制相关模块的功能实现程序升级功能和DP信号输出功能。外部存储设备控制器3主要功能是控制外部存储设备的读写，从外部存储设备中读取模组配置或者软件升级文件，解析出相应的命令和数据分别发送给软处理器2和主控制模块1中。网络通信控制模块4主要功能是接收来自外部网络设备发送过来的模组配置和软件升级文件，解析出相应的控制命令和文件分别发送给软处理器2和主控制模块1。第一缓存芯片控制器5主要功能是对第一缓存芯片6进行读写操作，接收主控制模块1发送过来的模组配置的图像文件信息和软件升级文件，写入到第一缓存芯片6中；接收来自主控制模块1发送过来的读取命令后，从第一缓存芯片6中读出图像文件信息或者软件升级文件发送给主控制模块1。第一缓存芯片6用于暂时存储模组配置的图像文件信息和软件升级文件。程序启动和升级控制器7用于在上电过程中，从第二存储芯片14中读取程序升级文件，完成FPGA的程序启动；在正常工作过程中，接收主控制模块1发送过来的程序升级文件，写入到第二存储芯片14中。第一存储芯片控制器8用于控制第一存储芯片9的读写操作，接收主控制模块1发送过来的模组配置的图像文件和参数设置，存储到第一存储芯片9中；接收主控制模块1发送过来的读取相关模组配置命令后，从第一存储芯片9中读取相应的模组配置发送给主控制模块1中。先入先出模块10主要是接收主控制模块1发送过来的图像文件的RGB数据，转换成多路，分别发送给相应的图像信号编码模块11。图像信号编码模块11接收先入先出模块10发送过来的图像文件的RGB数据和软处理器2发送过来的图像文件的显示参数，按照DP协议，转换成DP信号，该模块支持DP1.1和DP1.2协议。第二缓存芯片12用于对输出的DP信号进行缓存，以及对图像信号输出端口进行链路识别。
本装置可以实现DP信号的输出，适合各种应用场合的信号输出需求，如基于PC下的在线输出图像功能、无PC下的输出图像功能；基于PC下的图像信息文件下载和基于外部存储设备下的图像信息文件下载；该装置软件升级支持基于PC下的软件升级功能和基于外部存储设备下的软件升级功能。以下对各个功能的实现方法进行具体描述。
对于基于个人电脑(PC)下的在线输出图像功能，其实现方法如下：
通过网络接口将本装置和PC进行硬件系统连接起来后，在装置工作正常的情况下，通过PC上的用户软件进行软件系统连接设备。连接完成后在PC上选择需要输出的图像信息文件，点击开始图像输出，PC会将图像信息文件通过网络发送给装置内的FPGA。FPGA内部的网络通信控制模块4会解析出图像信息文件内的配置参数和图像文件，配置参数发送给软处理器2，图像文件会发送给主控制模块1。软处理器2根据配置参数控制主控制模块1和图像信号编码模块11进入图像输出模式。主控制模块1根据软处理器2设置的工作状态将图像文件发送给第一缓存芯片控制器5，让其写入到第一缓存芯片6相应的存储空间。图像信息文件接收完成后，软处理器2会发送指令让主控制模块1从第一缓存芯片6中读取第一幅图像文件，并发送给先入先出模块10，先入先出模块10接收到图像文件后自动发送给多个图像信号编码模块11，图像信号编码模块11将RGB图像文件转化为DP信号后输出给第二缓存芯片12，第二缓存芯片12缓存后通过图像信号输出端口13输出到显示器上。
第一幅图显示完成后，反馈图像输出完成信号至PC，等待PC的操作指令，如果PC无任何操作指令，装置保持第一幅图像输出不变，待接收到PC的图像切换指令后，装置按照PC下发的相应操作命令进行图像切换。直至PC下发图像输出结束命令。装置才停止在线图像输出。
对于无PC下的离线输出图像功能，其包括如下两种：
1、从外部存储设备中读取图像信息文件直接输出。
2、从外部存储设备或网络接口读取图像信息文件后转存至存储芯片，需要进行离线图像输出时再直接从存储芯片中读取图像信息文件输出。
对于从外部存储设备中读取图像信息文件直接输出，其过程如下：
外部存储设备控制器3通过外部存储设备接口读取外部存储设备内的图像文件信息并解析出模组配置参数和图像数据；将模组配置参数发送给软处理器2，将图像数据发送给主控模块1。主控制模块1将图像文件发送给第一缓存芯片控制器5，让其写入到第一缓存芯片6相应的存储空间。图像信息文件接收完成后，软处理器2发送指令让主控制模块1从第一缓存芯片6中读取第一幅图像文件，并发送给先入先出模块10，先入先出模块10接收到图像文件后自动发送给多个图像信号编码模块11。软处理器2根据模组配置参数解析出图像数据的时序信息并发送给图像信号编码模块11。图像信号编码模块11根据图像信号协议按照所述时序信息进行编码，将RGB图像文件转化为DP信号后输出给第二缓存芯片12，第二缓存芯片12缓存后通过图像信号输出端口13输出到显示器上。
对于从外部存储设备或网络接口读取图像信息文件后转存至存储芯片，需要进行离线图像输出时再直接从存储芯片中读取图像信息文件输出，其过程如下：
装置和PC通过网络接口进行连接后，通过PC上的用户软件连接装置，连接上以后，设置用户软件的操作模式设置为download模式(即下载模式)。设置完成后，选择需要下载的图像信息文件，然后点击开始下载。然后PC通过网络将图像信息文件发送给装置，装置内的FPGA接收到图像信息文件后。通过网络通信控制块解析出download模式命令后，发送给软处理器，软处理器接收到download命令后，设置主控制模块1进入download工作状态。同时，网络通信控制模块4将该图像信息文件发送给主控制模块1，主控制模块1接收到图像信息文件后发送给第一缓存芯片控制器5写入到第一缓存芯片6中。
或者在外部存储设备借口插上外部存储设备(如U盘或SD卡)，系统自动检测外部存储设备中存储的图像信息文件。当检测到图像信息文件后自动进入下载模式，软处理器2控制外部存储设备控制器3从外部存储设备中读取图像信息文件并发送给主控制模块1，主控制模块1将接收到的图像信息文件发送给第一缓存芯片控制器5写入到第一缓存芯片6中。
图像信息文件写入到第一缓存芯片6中后，主控制模块1设置第一存储芯片9将要存储的区域，并通过第一存储芯片控制器8对该区域进行擦除。擦除完成后，主控制模块1通过第一缓存芯片控制器5从第一缓存芯片6中读取图像信息文件，发送给第一存储芯片控制器8，让其将图像信息文件写入到第二存储芯片9的对应区域。
在进行离线图像输出时，通过第一缓存芯片控制器5直接从第二存储芯片9内读取图像信息文件，主控制模块1将图像文件发送给第一缓存芯片控制器5，让其写入到第一缓存芯片6相应的存储空间。图像信息文件接收完成后，软处理器2发送指令让主控制模块1从第一缓存芯片6中读取第一幅图像文件，并发送给先入先出模块10，先入先出模块10接收到图像文件后自动发送给多个图像信号编码模块11。软处理器2根据模组配置参数解析出图像数据的时序信息并发送给图像信号编码模块11。图像信号编码模块11根据图像信号协议按照所述时序信息进行编码，将RGB图像文件转化为DP信号后输出给第二缓存芯片12，第二缓存芯片12缓存后通过图像信号输出端口13输出到显示器上。
离线图像输出过程中，软处理器2根据模组配置参数内的图像切换间隔定时的控制主控制模块1从第一缓存芯片6内读取一个图像文件并输出，实现输出图像自动切换。
对于基于个人电脑(PC)下的软件升级功能，其实现方法如下：
装置和PC通过网络进行连接后，通过PC上的用户软件连接装置，连接上以后，进入到软件升级状态。在PC上选择需要升级的文件后，点击开始升级功能，PC会通过网络将文件发送给装置。装置通过网络通信控制块4接收到升级文件后，解析出升级命令和软件文件，分别发送给软处理器2和主控制模块1，软处理器接收到升级命令后控制主控制模块进入软件升级模式。主控制模块1将接收到的软件文件发送至第一缓存芯片6内进行缓存，缓存后，主控制模块1控制程序启动和升级控制器7对第二存储芯片14进行擦除，擦除完成后从第一缓存芯片6内读取软件文件通过程序启动和升级控制器7写入第二存储芯片14进行存储。写入完成后程序启动和升级控制器7控制FPGA进行程序启动，完成程序升级过程。
对于基于外部存储介质下的软件升级功能，其实现方法如下：
装置正常启动以后，插入带有升级文件的外部存储介质。装置会通过外部存储设备控制器3自动扫描到外部存储介质里面的升级文件。在检测到软件升级文件后，通过外部存储设备控制器3从外部存储设备中读取软件升级文件。外部存储设备控制器3根据软件升级文件解析出升级命令和软件文件，分别发送给软处理器2和主控制模块1，软处理器2接收到升级命令后控制主控制模块1进入软件升级模式。主控制模块1将接收到的软件文件发送至第一缓存芯片内6进行缓存，缓存后，主控制模块1控制程序启动和升级控制器7对第二存储芯片14进行擦除，擦除完成后从第一缓存芯片6内读取软件文件通过程序启动和升级控制器7写入第二存储芯片14进行存储，写入完成后程序启动和升级控制器7控制FPGA进行程序启动，完成程序升级过程。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种便携式图像信号源，包括主控制模块(1)、图像信号编码模块(11)和图像信号输出端口(13)，其特征在于：还包括外部存储设备接口、外部存储设备控制器(3)、软处理器(2)，所述主控制模块(1)、软处理器(2)、外部存储设备控制器(3)和图像信号编码模块(11)固化于一颗可编程逻辑器件中，所述可编程逻辑器件具有耦接所述外部存储设备接口与外部存储设备控制器(3)的数据输入端子及耦接所述图像信号输出端口(13)与图像信号编码模块(11)的图像信号输出端子；
所述外部存储设备控制器(3)通过所述外部存储设备接口读取外部存储设备中的文件信息并解析成模组配置参数和图像数据，所述软处理器(2)读取所述模组配置参数并解析成图像数据的时序信息，所述图像信号编码模块(11)通过所述主控制模块(1)读取所述图像数据并根据图像信号协议将所述图像数据按照所述时序信息进行编码生成图像信号。
2.如权利要求1所述的便携式图像信号源，其特征在于：还包括第一缓存芯片控制器(5)和第一缓存芯片(6)，所述第一缓存芯片控制器(5)固化于所述可编程逻辑器件中，所述可编程逻辑器件具有耦接所述第一缓存芯片(6)与第一缓存芯片控制器(5)的缓存端子，所述主控制模块(1)通过所述第一缓存芯片控制器(5)将所述图像数据写入第一缓存芯片(6)。
3.如权利要求2所述的便携式图像信号源，其特征在于：还包括第一存储芯片控制器(8)和第一储存芯片(9)，所述第一存储芯片控制器(8)固化于所述可编程逻辑器件中，所述可编程逻辑器件具有耦接所述第一储存芯片(9)与所述第一存储芯片控制器(8)的第一存储端子，所述主控制模块(1)通过所述第一存储芯片控制器(8)将所述文件信息写入第一储存芯片(9)。
4.如权利要求3所述的便携式图像信号源，其特征在于：还包括程序启动和升级控制器(7)和第二存储芯片(14)，所述程序启动和升级控制器(7)固化于所述可编程逻辑器件中，所述可编程逻辑器件具有耦接所述第二存储芯片(14)与程序启动和升级控制器(7)的第二存储端子，所述第二存储芯片(14)用于存储所述可编程逻辑器件的程序文件，所述可编程逻辑器件通过所述程序启动和升级控制器(7)读取第二存储芯片(14)中的程序文件。
5.如权利要求4所述的便携式图像信号源，其特征在于：还包括第二缓存芯片(12)，所述图像信号输出端子通过所述第二缓存芯片耦接图像信号输出端口(13)。
6.如权利要求5所述的便携式图像信号源，其特征在于：还包括先入先出模块(10)，所述先入先出模块(10)固化于所述可编程逻辑器件中，所述可编程逻辑器件包括多个图像信号编码模块(11)，所述先入先出模块(10)读取所述图像数据经缓存处理后分别写入到每个所述图像信号编码模块(11)中。
7.如权利要求6所述的便携式图像信号源，其特征在于：所述第二缓存芯片(12)的个数和所述图像信号输出端口(13)的个数均与所述图像信号编码模块(11)的个数相同，每个所述图像信号编码模块(11)分别通过一个所述第二缓存芯片(12)与一个所述图像信号输出端口(13)连接。
8.如权利要求7所述的便携式图像信号源，其特征在于：所述外部存储设备为SD卡或U盘。
9.一种便携式图像信号源的控制方法，其特征在于：
可编程逻辑器件通过外部存储设备接口读取外部存储设备的文件信息并解析出模组配置参数和图像数据；
读取所述模组配置参数并解析成图像数据的时序信息；
读取所述图像数据并根据图像信号协议将所述图像数据按照所述时序信息进行编码生成图像信号输出。
10.如权利要求9所述便携式图像信号源的控制方法，其特征在于：所述可编程逻辑器件从外部读取图像文件信息并转存至第一存储芯片，所述可编程逻辑器件直接从第一存储芯片中读取图像文件信息，并解析出模组配置参数和图像数据，根据模组配置参数解析出图像数据的时序信息，根据图像信号协议将读取的图像数据按照所述时序信息进行编码生成图像信号输出。
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