CN106412683A - 通过usb接口实现音视频传输和交互信令的系统及方法 - Google Patents

通过usb接口实现音视频传输和交互信令的系统及方法 Download PDF

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CN106412683A CN201610715728.1A CN201610715728A CN106412683A CN 106412683 A CN106412683 A CN 106412683A CN 201610715728 A CN201610715728 A CN 201610715728A CN 106412683 A CN106412683 A CN 106412683A
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transmitter
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郑盛
钟文旺
王文利
赖亮延
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Abstract

本发明公开了一种通过USB接口实现音视频数据传输和交互信令的系统及方法，包括以下步骤：S101，发射端在主机端上映射出一个通用的USB HID接口，通过接口与主机端进行配对；S102，发射器与主机端建立起无线网络连接，并在源端PC端映射出一个通用的USB HID接口，与PC端进行视频和音频数据传输以及信令交互；S103，当主机端接收到发射端请求之后，对终端发送相应的处理指令。或将终端输入的触控指令回传给发射端，再由发射端发送给源端相应的处理指令。本发明通过技术的手段屏蔽了很多复杂的操作，使得一个没有任何IT背景知识的用户在几分钟内就能熟练的使用，用户的体验非常好。极大的提高了会议的效率和愉悦性。

Description

通过USB接口实现音视频传输和交互信令的系统及方法
技术领域
本发明涉及音视频传输和交互信令的系统及方法，尤其是一种通过USB接口实现音视频传输和交互信令的系统及方法。
背景技术
随着近几年无线传输带宽、无线芯片、编解码算法、PC性能、解码芯片等等方面的技术进步，出现了无线传输的方式。PC、手机或平板等等多种类型源端通过无线方式可以把屏幕内容同屏传输显示到终端显示设备上。
该方式的缺点是：
1、音视频传输的实时性没有有线好，有延时。
2、无线传输因为带宽的因素，基本上都需要通过编解码的方式对音视频数据进行处理，才能传输，所以终端显示的内容与源端会有差异。
3、无线传输的稳定性和保密性没有有线的好。
总而言之，无线传输方式解决了有线的固有缺点，给用户带来了很大的便利性。如果无线传输方式还能把上述的缺点加以改进，优化到接近有线的性能，并且做到操作简单，那么无线传输方式就可以给用户带来非常好的使用体验。
目前，主流的无线音视频传输技术是基于Wi-Fi的技术，因为Wi-Fi使用广阔、提供芯片的厂家多、技术成熟、成本低。并随着802.11n和802.11ac协议的商用，使得Wi-Fi传输带宽得到很大的提高，理论上有足够的带宽支持多路经过编码的高清视频同时传输。
但是，市场上大部分的采用基于Wi-Fi的技术实现无线音视频传输的产品，用户体验都做的不好，这些产品或多或少都存在以下的缺点：
1、需要在PC上安装软件，软件操作非常复杂，给用户带来的操作体验很差，用户需要有一定的IT背景知识才能用的起来这类产品。
2、占用PC的无线网卡，使得在无线同屏传输的时候，不能上网或者不能很流畅的上网，限制了用户的上网需求。
3、对多种类型终端支持不全，多种类型终端包括windows PC、MAC OS X PC、Android移动端和iOS移动端。
4、对多路视频传输支持不够，多路视频同时同屏传输显示时，有延时和卡顿。
本发明采用基于Wi-Fi的技术来实现无线音视频传输的。但是，一键联系统通过采用创新的技术和先进的芯片，很好的解决了以上的缺点。
发明内容
为了克服上述现有问题，本发明公开了一种通过USB接口实现音视频传输和交互信令的系统及方法，其目的在于通过技术的手段屏蔽了很多复杂的操作，使得一个没有任何IT背景知识的用户在10分钟内就能熟练的使用，用户的体验非常好。极大的提高了会议的效率和愉悦性。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：
一种通过USB接口实现音视频传输和交互信令的方法，包括以下步骤：
S101，发射端在主机端上映射出一个通用的USB HID接口，通过接口与主机端进行配对；
S102，发射器与主机端建立起无线网络连接，并在源端PC端映射出一个通用的USB HID接口，与PC端进行视频和音频数据传输以及信令交互；
S103，当主机端接收到发射端请求之后，对终端发送相应的处理指令。或将终端输入的触控指令回传给发射端，再由发射端发送给源端相应的处理指令。
优选地，所述S101包括：
S1011，主机端根据USB HOST接口的设备插入事件判断是否为发射端插入；
S1012，主机端检测到为发射端插入时，会给发射端发送配对请求；
S1013，发射端接收到主机的配对请求后，会给主机回复配对响应；
S1014，主机端接收到发射端的配对响应后，给发射端发送配对数据，开始配对；
S1015，发射端接收配对数据后开始校验，校验正确时，将配对数据写入Flash，给主机回复配对成功响应；
S1016，校验失败时，丢弃配对数据，给主机回复配对失败响应。
优选地，所述步骤S101还包括：配对失败或超时，终止配对操作，需重新进行配对操作。
优选地，所述步骤S102包括：
S1021，发射端与主机端建立无线网络连接，存储在发射端映射出来U盘或CD盘中的应用程序在源端开始自动运行；
S1022，发射端发送按键指令，根据按下按键时间的长短，分为短按事件或是长按事件；
S1023，当为长按事件时，发射端给源端发送全屏请求，源端给发射端回复全屏请求响应；
S1024，当为短按事件时，发射端判断当前的状态：当前是推屏状态，则给源端发送退屏请求；当前是退屏状态，则给源端发送推屏请求；源端给发射器回复请求响应。
S1025，判断视频是否在推送；当视频没有在推屏时，不能单独声音推送；当为推送状态时，源端给发射端发送声音推送指令，开始对声音进行采样，然后给发射端发送音频数据。
S1026，发射端接收到源端的声音推送指令，接收PC端传输过来的音频数据；同时，给主机端发送声音推送请求；发射端在与主机端建立起音频传输连接后，把接收到的音频数据传送给主机端，完成声音推送操作。
S1027，当为退出操作时，源端给发射端发送声音退出指令，停止对声音进行采样，停止给发射器发送音频数据；发射端接收到源端的声音退出指令，停止接收PC端传输过来的音频数据；给主机发送声音退出请求；然后断开与主机的音频传输连接，完成声音退出操作。
一种通过USB接口实现音视频传输和交互信令的系统，包括：
配对模块，用于发射端在主机端上映射出一个通用的USB HID接口，通过接口与主机端进行配对；
网络连接模块，用于发射器与主机端建立起无线网络连接；
源端交互模块，用于发射端在源端PC端映射出一个通用的USB HID接口，与PC端进行视频和音频数据传输以及信令交互；
回传模块，用于主机端将终端输入的触控指令回传给发射端，再由发射端发送给源端相应的处理指令。
优选地，所述配对模块包括：
插入事件判断单元，用于主机端根据USB HOST接口的设备插入事件判断是否为发射端插入；
配对请求单元，用于主机端检测到为发射端插入时，会给发射端发送配对请求；
配对响应单元，用于发射端接收到主机的配对请求后，会给主机回复配对响应；
数据发送单元，用于主机端接收到发射端的配对响应后，给发射端发送配对数据，开始配对；
校验模块，用于发射端接收配对数据后开始校验，校验正确时，将配对数据写入Flash，给主机回复配对成功响应；
错误处理模块，用于校验失败时，丢弃配对数据，给主机回复配对失败响应。
所述源端交互模块包括：
按键判断单元，用于发射端发送按键指令，根据按下按键时间的长短，分为短按事件或是长按事件；
长按处理单元，用于当为长按事件时，发射端给源端发送全屏请求，源端给发射端回复全屏请求响应；
短按处理单元，用于当为短按事件时，发射端判断当前的状态：当前是推屏状态，则给源端发送退屏请求；当前是退屏状态，则给源端发送推屏请求；源端给发射器回复请求响应；
声音推送单元，用于源端给发射端发送声音推送指令，开始对声音进行采样，然后给发射端发送音频数据；
声音退出单元，用于源端给发射端发送声音退出指令，停止对声音进行采样，停止给发射器发送音频数据；发射端接收到源端的声音退出指令，停止接收PC端传输过来的音频数据；给主机发送声音退出请求；然后断开与主机的音频传输连接，完成声音退出操作。
一种通过USB接口实现音视频传输和交互信令的系统，包括：
一发射器，通过发射器上按键的短按和长按两种状态实现推屏、推屏和全屏操作；
一主机端，通过主机端上的USB HOST接口与发射器进行数据传输与信令交互，并通过USB HOST接口外接触控屏的触控USB接口，采集触控屏终端的触摸控制信令，回传给发射器和源端，实现触控屏的反向控制；
发射器包括：
映射存储模块，用于映射出一个U盘或CD盘存储需在源端运行的应用程序；
交互传输模块，用于与源端进行信令交互和音视频数据的传输；
信号回传模块，用于将触摸显示终端反向控制信号的回传给PC端
无线模组模块，用于连接主机端网络，不占用源端网络；
按键状态监测模块，用于实时采集按键状态操作；
LED灯显示模块1，用于实时显示发射器的上电启动状态、与主机正在连接状态、与主机连接成功且没有推屏状态、与主机连接成功且正在推屏状态等工作状态；
所述主机端包括：
内置web页面模块，通过无线网络或有线网络登录内置WEB页面，对主机的无线参数和输出参数进行设置；
外接触控模块，用于采集触控屏终端的触摸控制信令，回传给发射器和源端；
配对模块，通过USB HOST接口与发射器自动配对；
升级模块，用于升级文件通过USB HOST接口实现主机端自动升级；
LED灯显示模块2，用于实时显示主机端的上电启动状态、与终端连接状态、推屏状态以及升级状态等工作状态；
分辨率自适应模块，通过读取EDID识别终端显示设备的最佳分辨，以最佳显示分辨率输出。
优选地，所述系统还可以包括：多个发射器与一主机端。
本发明的有益效果如下：
1）插入发射器设备，然后存于发射器设备的源端PC端应用程序会自动运行，不论是windows系统还是MAC OS X系统；
2）发射器自动与主机建立Wi-Fi连接，连接成功有图标提示和LED灯提示；
3）然后按下按键即可实现无线推屏分享；
4）多用户可以自主加入和退出，以及全屏显示，全部通过发射器的一个按键即可实现。
5）主机安装也非常简单，只需通过HDMI或VGA与显示终端连接，然后接上电源给主机上电启动即可完成。
附图说明
图1为PC端应用程序功能图；
图2为发射器功能图；
图3为主机端功能图；
图4为配对流程图；
图5为推屏、退屏、全屏操作流程图；
图6为声音推送、退出操作流程图；
图7为本发明主要流程图；
图8为升级操作流程图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，示出了本发明一种通过USB接口实现音视频和交互信令的传输方法及传输系统的实施例。
该实施例的通过USB接口实现音视频传输和信令交互的系统包括：
运行在源端PC端上的应用程序，用于通过USB接口与发射器进行音视频数据传输和信令交互；
主机端，通过无线网络与终端显示设备进行音视频数据传输和信令交互；
发射器，通过无线无线网络与主机端进行音视频数据传输和信令交互；
源端PC端应用程序，通过USB接口与发射器进行进行音视频数据传输和信令交互。
源端PC端应用程序，设计为绿色软件，不需要安装，程序存储于发射器映射出来的U盘或CD盘中，插入发射器后自动运行。
源端PC端应用程序包括两个版本，一个是windows PC版本，一个是MAC OS X PC版本。
实现的主要功能为捕获屏幕内容、鼠标点击指令、屏幕缩放处理、屏幕编码、声音采样和音频采样率转换以及USB HID通讯等等。功能图如图1所示。
在windows上与在MAC OS X上实现以上功能采用技术原理基本上不一样。
对于Windows版本，采用windows提供的组件和接口驱动，实现屏幕、鼠标和声音的采样，以及USB HID的通讯。视频编码模块采用H.264算法，屏幕缩放处理和音频采样率转换采用FFmpeg提供的库实现。
对于MAC OS X版本，采用OS X提供的组件和接口驱动，实现屏幕、鼠标和声音采样，以及USB HID的通讯。视频编码模块采用H.264算法，屏幕缩放处理和音频采样率转换采用OS X提供的库实现。
发射器可接入到windows PC和MAC OS X上，不需要安装驱动即可运行。发射器的功能图如图2所示。
发射器与源端PC端通过USB 2.0接口连接，在源端PC端上映射为USB CompositeDevice,USB枚举类型都是标准的，无论是windows PC还是MAC OS X PC，都不需要安装驱动，实现免驱即插即用。
主机端的功能图如图3所示：
主机端包括以下几个功能模块：
1）内置WEB页面模块，可通过无线无线或有线LAN登录内置WEB页面，对主机的无线参数和输出参数进行设置。
2）回传模块，主机的USB HOST接口外接触控屏的触控USB接口，采集触控屏的触摸控制信令，回传给发射器和源端PC端，从而可实现触控屏的反向控制功能。
3）配对模块，把发射器插在主机的USB HOST接口上，实现发射器自动配对功能。
4）升级模块，把主机的升级文件存入U盘，然后把U盘插入到主机的USB HOST接口，实现主机自动升级功能。
5）显示模块，LED灯实时显示主机端的工作状态，工作状态包括上电启动状态，与终端连接状态，推屏状态以及升级状态。
6）分辨率自适应模块，终端显示设备最佳分辨率自适应功能，可以通过读取EDID识别终端显示设备的最佳分辨，然后以最佳显示分辨率输出。
音视频数据传输和信令交互包括以下步骤：
启动主机端，让其进入正常运行状态；
步骤S101，在主机端上映射出一个通用的USB HID接口，通过接口与主机端进行配对；
如图4，把发射器插入主机的USB HOST接口进行配对操作，这时发射端在主机上映射出一个通用的USB HID接口，通过这个接口与主机进行配对交互。
当发射器插入主机时，主机会根据USB HOST接口的设备插入事件去判断是否为发射器插入，当检测到为发射器插入时，会给发射器发送配对请求。
发射器接收到主机的配对请求后，会给主机回复配对响应。
主机接收到发射器的配对响应后，开始给发射器发送配对数据。
配对数据包括无线网络的SSID、密钥、频段、信道和IP地址等等。
发射器接收到主机的配对数据后：校验如果正确，会把配对数据写入Flash，然后给主机回复配对成功响应。
校验如果失败，会丢弃配对数据，然后给主机回复配对失败响应。
配对失败或超时，终止配对操作。然后需要拔出发射器，重新插入，才能重启配对操作。
配对成功时，实现配对操作。
步骤S102，发射器与主机端建立起无线网络连接，并在源端PC端映射出一个通用的USB HID接口，与PC端进行视频和音频数据传输以及信令交互。
发射器端和主机端配对成功后，拔出发射器，插入源端PC端。在源端PC端上映射出一个通用的USB HID接口，发射器与源端PC端通过这个接口并采用协议为宝疆私有协议进行信令交互，以及视频和音频数据传输。
如图5，发射器与主机端建立起无线网络连接，存储在发射器映射出来U盘或CD盘中的应用程序在源端PC端开始自动运行。
按下发射器按键，发射器根据按下按键时间的长短，识别为短按事件还是长按事件。
当为长按事件时，发射器给源端PC端发送全屏请求。
如果发射器之前是退屏状态，则开始准备接收源端PC端传输过来的视频数据；同时，发射器给主机发送全屏请求。发射器在与主机建立起视频传输连接后，把接收到的源端PC端传输过来的视频数据传送给主机，再由主机传输给终端。
如果发射器之前是推屏状态，则只需要给主机发送全屏请求，实现全屏操作。
当为短按事件时，发射器需要判断自己当前的状态：
如果当前是退屏状态，则给源端PC端发送推屏请求。源端PC端给发射器回复推屏请求响应，开始录屏和编码，然后给发射器发送视频数据。发射器接收到源端PC端推屏响应，开始准备接收源端PC端传输过来的视频数据；同时，发射器给主机发送推屏请求。
发射器在与主机建立起视频传输连接后，把接收到的源端PC端传输过来的视频数据传送给主机端，实现推屏操作。
如果当前是推屏状态，则给源端PC端发送退屏请求；
源端PC端给发射器回复推屏请求响应，并停止录屏和编码。如果之前在推送声音，也同时停止声音采样，然后停止给发射器发送音视频数据。发射器接收到源端PC端退屏响应，停止接收源端PC端传输过来的音视频数据；同时，发射器给主机发送退屏请求。然后断开与主机的音视频传输连接，实现退屏操作。
如图6，声音推送或退出操作在源端PC端程序上进行控制。
由于声音是不能单独推送的，所以首先需要判断是否有视频在推送，当视频没有在推屏时，声音操作菜单是灰色的，不能控制，也就是不能单独声音推送，而不推送视频。
当前声音推送状态如果是推送状态，则可以实行退出操作；
当前声音推送状态如果是退出状态，则可以实行推送操作。
当为推送状态时，PC端给发射器发送声音推送指令，开始对声音进行采样，然后给发射器发送音频数据。
发射器接收到PC端的声音推送指令，开始准备接收PC端传输过来的音频数据；同时，给主机端发送声音推送请求。
发射器在与主机建立起音频传输连接后，把接收到的PC传输过来的音频数据传送给主机端，完成实现声音推送操作。
当为退出状态时，PC端给发射器发送声音退出指令，停止对声音进行采样，然后停止给发射器发送音频数据。
发射器接收到PC端的声音退出指令，停止接收PC端传输过来的音频数据；同时，给主机发送声音退出请求。然后断开与主机的音频传输连接，实现声音退出操作。
步骤S103，当主机接收到发射器请求之后，对终端发送相应的处理指令。或将终端输入的触控指令回传给发射器，再由发射器发送给源端相应的处理指令。
主机的USB HOST接口外接触控屏的触控USB接口，采集触控屏的触摸控制信令，回传给发射器和源端PC端，从而可实现触控屏的反向控制功能。
发射器通过标准的USB HID鼠标和键盘协议，实现触摸显示端反向控制信号的回传给源端PC端功能。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种通过USB接口实现音视频传输和交互信令的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S101，发射端在主机端上映射出一个通用的USB HID接口，通过接口与主机端进行配对；
S102，发射器与主机端建立起无线网络连接，并在源端映射出一个通用的USB HID接口，与源端进行视频和音频数据传输以及信令交互；
S103，当主机端接收到发射端请求之后，对终端发送相应的处理指令;或将终端输入的触控指令回传给发射端，再由发射端发送给源端相应的处理指令。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S101包括：
S1011，主机端根据USB HOST接口的设备插入事件判断是否为发射端插入；
S1012，主机端检测到为发射端插入时，会给发射端发送配对请求；
S1013，发射端接收到主机的配对请求后，会给主机回复配对响应；
S1014，主机端接收到发射端的配对响应后，给发射端发送配对数据，开始配对；
S1015，发射端接收配对数据后开始校验，校验正确时，将配对数据写入Flash，给主机回复配对成功响应；
S1016，校验失败时，丢弃配对数据，给主机回复配对失败响应。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S101还包括：配对失败或超时，终止配对操作，需重新进行配对操作。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S102包括：
S1021，发射端与主机端建立无线网络连接，存储在发射端映射出来的U盘或CD盘中的应用程序在源端开始自动运行；
S1022，发射端发送按键指令，根据按下按键时间的长短，判断为短按事件或是长按事件；
S1023，当为长按事件时，发射端给源端发送全屏请求，源端给发射端回复全屏请求响应；
S1024，当为短按事件时，发射端首先判断当前的状态：当前是推屏状态时，则给源端发送退屏请求，进行推屏操作；当前是退屏状态时，则给源端发送推屏请求，进行推屏操作；
S1025，接收声音操作指令时，判断视频是否在推送；
当视频为未推送状态时，声音操作也不能进行；
当视频为推送状态时，判断声音操作指令为推送指令还是退出操作指令；
当为推送操作指令时，进行推送操作；当为退出操作指令时，进行退出操作；
一种通过USB接口实现音视频传输和交互信令的系统，其特征在于，包括：
配对模块，用于发射端在主机端上映射出一个通用的USB HID接口，通过接口与主机端进行配对；
网络连接模块，用于发射器与主机端建立起无线网络连接；
源端交互模块，用于发射端在源端PC端映射出一个通用的USB HID接口，与PC端进行视频和音频数据传输以及信令交互；
回传模块，用于主机端将终端输入的触控指令回传给发射端，再由发射端发送给源端相应的处理指令。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述配对模块包括：
插入事件判断单元，用于主机端根据USB HOST接口的设备插入事件判断是否为发射端插入；
配对请求单元，用于主机端检测到为发射端插入时，会给发射端发送配对请求；
配对响应单元，用于发射端接收到主机的配对请求后，会给主机回复配对响应；
数据发送单元，用于主机端接收到发射端的配对响应后，给发射端发送配对数据，开始配对；
校验模块，用于发射端接收配对数据后开始校验，校验正确时，将配对数据写入Flash，给主机回复配对成功响应；
错误处理模块，用于校验失败时，丢弃配对数据，给主机回复配对失败响应。
6.所述源端交互模块包括：
按键判断单元，用于发射端发送按键指令，根据按下按键时间的长短，分为短按事件或是长按事件；
长按处理单元，用于当为长按事件时，发射端给源端发送全屏请求，源端给发射端回复全屏请求响应；
短按处理单元，用于当为短按事件时，发射端判断当前的状态：当前是推屏状态，则给源端发送退屏请求；当前是退屏状态，则给源端发送推屏请求；源端给发射器回复请求响应；
声音推送单元，用于源端给发射端发送声音推送指令，开始对声音进行采样，然后给发射端发送音频数据；
声音退出单元，用于源端给发射端发送声音退出指令，停止对声音进行采样，停止给发射器发送音频数据；发射端接收到源端的声音退出指令，停止接收PC端传输过来的音频数据；给主机发送声音退出请求；然后断开与主机的音频传输连接，完成声音退出操作。
7.一种通过USB接口实现音视频传输和交互信令的系统，其特征在于，包括：
一发射器，通过发射器上按键的短按和长按两种状态实现推屏、推屏和全屏操作；
一主机端，通过主机端上的USB HOST接口与发射器进行数据传输与信令交互，并通过USB HOST接口外接触控屏的触控USB接口，采集触控屏终端的触摸控制信令，回传给发射器和源端，实现触控屏的反向控制；
发射器包括：
映射存储模块，用于映射出一个U盘或CD盘存储需在源端运行的应用程序；
交互传输模块，用于与源端进行信令交互和音视频数据的传输；
信号回传模块，用于将触摸显示终端反向控制信号的回传给PC端
无线模组模块，用于连接主机端网络，不占用源端网络；
按键状态监测模块，用于实时采集按键状态操作；
LED灯显示模块1，用于实时显示发射器的上电启动状态、与主机正在连接状态、与主机连接成功且没有推屏状态、与主机连接成功且正在推屏状态等工作状态；
所述主机端包括：
内置web页面模块，通过无线网络或有线网络登录内置WEB页面，对主机的无线参数和输出参数进行设置；
外接触控模块，用于采集触控屏终端的触摸控制信令，回传给发射器和源端；
配对模块，通过USB HOST接口与发射器自动配对；
升级模块，用于升级文件通过USB HOST接口实现主机端自动升级；
LED灯显示模块2，用于实时显示主机端的上电启动状态、与终端连接状态、推屏状态以及升级状态等工作状态；
分辨率自适应模块，通过读取EDID识别终端显示设备的最佳分辨，以最佳显示分辨率输出。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还可以包括：多个发射器与一主机端。
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