CN111091793B

CN111091793B - 一种车载倒车视频的输入保护电路及检测方法

Info

Publication number: CN111091793B
Application number: CN201811242475.6A
Authority: CN
Inventors: 兰伟华; 汤益明; 涂岩恺; 陈远; 陈义华
Original assignee: Xiamen Yaxon Networks Co Ltd
Current assignee: Xiamen Yaxon Networks Co Ltd
Priority date: 2018-10-24
Filing date: 2018-10-24
Publication date: 2022-04-26
Anticipated expiration: 2038-10-24
Also published as: CN111091793A

Abstract

一种车载倒车视频的输入保护电路，包括继电器、开关管、MCU和倒车信号检测模块；所述继电器的动触点和CVBS信号输入端、开关管的第一极分别相连接；MCU的第二AD脚通过第二电阻和第九电阻与继电器的第一静触点相连接以采集第二电阻和第九电阻连接点电压V4；继电器的第二静触点通过显示屏视频输入端的对地匹配电阻接地；继电器的控制端与MCU的第一GPIO脚相连接；MCU的第一AD脚与开关管的第二极相连接以采集第二极输出电压V2；MCU的第二GPIO脚通过倒车信号检测模块与倒车信号输入端相连接以检测倒车信号；MCU根据是否检测到倒车信号、电压V2及电压V4控制继电器的控制端的输出。本发明能够实现CVBS信号输入端的保护控制，及保证倒车视频的正常显示和异常提醒。

Description

一种车载倒车视频的输入保护电路及检测方法

技术领域

本发明涉及车载多媒体显示屏技术领域，特别是一种车载倒车视频的输入保护电路及方法。

背景技术

随着汽车市场的迅速发展，车载多媒体显示屏在卡车上的运用也越来越广泛。随着对驾驶安全的要求，倒车视频功能已经成为多媒体显示屏上的标配功能，因为倒车视频给司机在倒车过程中带来巨大的方便，可以随时观察后方情况，从而提供汽车驾驶的安全性。但是车厂在汽车出厂时，由于考虑其成本或其他原因，多媒体显示屏中的倒车摄像头并未进行标配，客户想要该功能时，只能去相应的维修中心或4S店进行改装，此时由于客户对倒车摄像头的选择具有个性化，使得摄像头的接口也有可能出现不匹配的现象，在不明白显示屏和摄像头接口定义的情况下，不小心把CVBS信号和电源12V的管脚接反(即把12V电源接到显示屏的倒车视频输入端)，接上倒车摄像头后，进入倒车视频预览，显示屏中无法正常显示倒车视频。因为把12V电源接到显示屏的倒车视频输入端，导致倒车视频输入端的对地75欧姆电阻烧坏，被短路到地，从而导致显示屏的倒车视频输入端对地短路，显示屏中的倒车视频功能就失效。为了避免类似问题的发生，一般方法是显示屏视频输入端的对地匹配电阻75欧姆选择大功率的电阻或在视频输入最前端加自恢复保险丝，对于这些措施，都有弊端，都无法实时提醒安装人员倒车视频的异常状态。因此，需要一种车载倒车视频的输入保护电路，保护显示屏的视频(CVBS信号)输入端异常接入电源(如12V)时，内部的对地75欧姆电阻不会因为过压烧坏，从而保证倒车视频的正常显示以及提供异常提醒功能。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种车载倒车视频的输入保护电路及检测方法，利用CVBS亮度信号中的同步信号幅值具有一定大小负电平的特性，同时采用双路AD采集技术，以及IO口的控制检测技术，来实现CVBS视频信号输入端的保护控制，以及保证倒车视频的正常显示和异常显示提醒。

本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明一种车载倒车视频的输入保护电路，包括继电器、开关管、MCU和倒车信号检测模块；所述继电器的动触点和CVBS信号输入端、开关管的第一极分别相连接；所述MCU的第二AD脚通过第二电阻和第九电阻与所述继电器的第一静触点相连接以采集第二电阻和第九电阻连接点电压V4；所述继电器的第二静触点通过显示屏视频输入端的对地匹配电阻接地；所述继电器的控制端与所述MCU的第一GPIO脚相连接；所述MCU的第一AD脚与所述开关管的第二极相连接以采集第二极输出电压V2；所述MCU的第二GPIO脚通过所述倒车信号检测模块与倒车信号输入端相连接以检测倒车信号；所述MCU根据是否检测到倒车信号、电压V2及电压V4控制所述继电器的控制端的输出。

优选的，所述开关管为三极管；所述第一极为基极；所述第二极为集电极；所述集电极通过第一二极管与所述MCU的第一AD脚相连接；所述电压V2为所述第一二极管的阴极与所述第一AD脚之间的电压。

优选的，所述输入保护电路还包括第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻；所述基极通过所述第四电阻、所述集电极通过所述第六电阻分别与MCU的第一GPIO脚或第二GPIO脚的上拉电压相连接；所述基极通过第五电阻、所述第一二极管的阴极通过所述第七电阻分别接地。

优选的，所述输入保护电路还包括第二TVS管；所述第二TVS管与所述对地匹配电阻并联。

优选的，所述输入保护电路还包括并联的第三TVS管和第三电阻；所述第二电阻通过所述第三电阻接地。

优选的，所述输入保护电路还包括第四二极管；所述MCU的第二AD脚通过所述第四二极管与MCU的第一GPIO脚或第二GPIO脚的上拉电压相连接，且所述二级管的阳极与所述MCU的第二AD脚相连接。

优选的，所述输入保护电路还包括第二电容；所述第二电容连接于所述CVBS信号输入端和开关管第一极之间。

优选的，所述MCU通过串口与一MPU相连接以进行串口通信；所述CVBS信号输入端与视频解码器相连接；所述视频解码器与所述MPU相连接；所述MPU还与显示屏相连接。

另一方面，本发明一种车载倒车视频的输入保护电路的检测方法，基于所述的输入保护电路，包括：

步骤a，所述MCU判断第二GPIO脚是否有低电平输入；若为低电平，执行步骤b；

步骤b，所述MCU控制第二AD脚采集电压V4，所述MCU控制第一AD脚采集电压V2；并判断电压V4是否小于等于电压V3，所述电压V3表示CVBS信号输入端正常连接时第二AD脚上的电压值；若大于，执行步骤c，否则，执行步骤d；

步骤c，所述MCU控制第一GPIO脚输出低电平以控制所述继电器的动触点与第一静触点接通；

步骤d，判断电压V2是否大于电压V1，所述电压V1表示CVBS信号输入端无视频信号输入时所述第一AD脚上电压值；若大于，执行步骤e，否则，执行步骤f；

步骤e，所述MCU控制第一GPIO脚输出高电平以控制所述继电器的动触点与第二静触点接通；

步骤f，所述MCU控制第一GPIO脚输出低电平以控制所述继电器的动触点与第一静触点接通。

优选的，所述检测方法还包括，若所述MCU判出断第二GPIO脚输入高电平，则控制第二AD脚采集电压V4，并判断电压V4是否小于等于电压V3；电压V4小于等于电压V3或大于电压V3均控制第一GPIO脚输出低电平。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)本发明利用了CVBS亮度信号中的同步信号特性，其幅值具有一定大小的负电平，从而可以控制开关管的截止；

(2)本发明采用双路AD采集技术，分别来检测视频信号和检测信号接口是否异常，精度高而准确；

(3)本发明采用IO口的控制检测技术，对倒车信号进行检测、控制及CPU进行倒车视频管理，同时实现了输入接口的阻抗匹配；

(4)本发明可以应用到带有CVBS倒车视频输入功能的车载多媒体显示屏上，用来保护倒车视频信号输入端以及异常显示提醒和保证倒车视频的正常显示控制，避免倒车视频信号输入端因短路导致的损坏；

(4)本发明具有显示异常信息的功能，使得安装人员能快速排查错误，同时对倒车视频进行系统的管理。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下列举本发明的具体实施方式。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述及其他目的、优点和特征。

附图说明

图1为本发明实施例的电路图；

图2为本发明实施例的MCU检测方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步的详细描述。

参见图1所示，本发明一种车载倒车视频的输入保护电路，包括继电器K1、开关管、MCU U5和倒车信号检测模块U6；所述继电器K1的动触点A1和CVBS信号输入端U1、开关管的第一极分别相连接；所述MCU U5的第二AD脚AD2通过第二电阻R2和第九电阻R9与所述继电器K1的第一静触点B1相连接以采集第二电阻R2和第九电阻R9连接点电压V4；所述继电器K1的第二静触点C1通过显示屏视频输入端的对地匹配电阻R1接地；所述继电器K1的控制端与所述MCU U5的第一GPIO脚GPIO1相连接；所述MCU U5的第一AD脚AD1与所述开关管的第二极相连接以采集第二极输出电压V2；所述MCU U5的第二GPIO脚GPIO2通过所述倒车信号检测模块U6与倒车信号输入端相连接以检测倒车信号；所述MCU U5根据是否检测到倒车信号、电压V2及电压V4控制所述继电器K1的控制端的输出。具体的，所述MCU U5根据是否检测到倒车信号，判断电压V4与电压V3的大小及判断电压V2与电压V1的大小来控制所述继电器K1的控制端的输出。其中，所述电压V1表示无CVBS信号输入时MCU U5的第一AD脚AD1上电压值，预先保存在MCU U5内部，上电初始化时，已经写入，为了避免误差V1设定了一定范围，最小值为0。电压V3表示CVBS信号输入端U1没有短路到12V摄像头电压或更高电压，即接口正常连接下的MCU U5第二AD脚AD2上电压值，已预先保存在MCU U5内部，上电初始化时，已经写入，为了避免误差范围，V3设定了一定范围，最小值为0。

本实施例中，所述第一电阻为输入接口的匹配电阻R1，可取值为75欧姆。所述继电器K1内部默认状态为控制端为低电平，所述动触点A1与第一静触点B1相连接。所述MCU U5为辅助MCU U5，第一GPIO脚GPIO1控制继电器K1的控制端，默认状态下第一GPIO脚GPIO1为低电平状态，第一AD脚AD1采集B点电压，第二AD脚AD2采集C点电压，第二GPIO脚GPIO2检测倒车控制信号，默认状态为高电平状态，低电平有效。所述倒车信号检测模块U6，可以采用三极管Q1组合电路，也可以采用光耦组合控制电路，具体检测方法为现有技术，本发明不进行详细说明。

进一步的，所述开关管为三极管Q1；所述第一极为基极；所述第二极为集电极；所述集电极通过第一二极管D1与所述MCU U5的第一AD脚AD1相连接；所述电压V2为所述第一二极管D1的阴极与所述第一AD脚AD1之间的电压。

具体的，所述输入保护电路还包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第三电容C3；所述基极通过所述第四电阻R4、所述集电极通过所述第六电阻R6分别与MCU U5的第一GPIO脚或第二GPIO脚的上拉电压VCC(通常为MCU的供电电压，如3.3V)相连接；所述基极通过第五电阻R5、所述第一二极管D1的阴极通过所述第七电阻R7分别接地。

本实施例中，所述三极管Q1为NPN三极管Q1；所述第一二极管D1正常电压降为VD1；所述第三电容C3为滤波电容；所述第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7为限流分压电阻。

进一步的，所述输入保护电路还包括具有静电保护功能的第二TVS管D2；所述第二TVS管D2与所述对地匹配电阻R1并联。

进一步的，所述输入保护电路还包括并联的第三TVS管D3和第三电阻R3；所述第二电阻R2通过所述第三电阻R3接地。所述输入保护电路还包括第四滤波电容C4，以滤除交流成分。所述第九电阻R9和所述第四电容C4串联后与所述第三电阻R3并联，所述第九电阻R9为限流保护电阻。

所述第三TVS管D3具有静电保护功能。所述第二电阻R2和第三电阻R3为限流分压电阻，为了在电压12V或更高电压的情况下输入电阻不被烧坏，R2+R3>1MΩ，同时通过调整参数使得C点电压不超过MCU U5的GPIO电压VCC。

进一步的，所述输入保护电路还包括第四二极管D4；所述MCU U5的第二AD脚AD2通过所述第四二极管与MCU U5的第一GPIO脚或第二GPIO脚的上拉电压VCC(通常为MCU的供电电压，如3.3V)相连接，且所述二级管的阳极与所述MCU U5的第二AD脚AD2相连接。

所述第四二极管D4为低压降二极管，具有限压保护功能，使得C点电压不会超过MCU U5的GPIO电压VCC太多。

进一步的，所述输入保护电路还包括第二电容C2；所述第二电容C2连接于所述CVBS信号输入端U1和开关管第一极之间。所述第二电容C2为输入隔直电容。

进一步的，所述MCU U5通过串口与一MPU U3相连接以进行串口通信；所述CVBS信号输入端U1通过第一电容C1与视频解码器U2相连接；所述视频解码器U2与所述MPU U3相连接；所述MPU U3还与显示屏U4相连接。

所述第一电容C1为输入隔直电容，把输入信号输入到视频解码器U2中。所述视频解码器U2(VIDEO DECODER)，把模拟视频信号转化成数字信号，并通过BT.656接口，把数字视频流传输给MPU U3，并和MPU U3通过I2C进行通信。实际运用中，可以是ADV7180。所述MPUU3为核心系统模块，内部包含CPU、DDR3、EMMC、PMIC等，具有音视频编解码功能，并具有WIFI、蓝牙、GPS等组合电路，实际中运行在安卓平台下。所述显示屏为液晶显示屏，同时带有触摸屏，实现人机交互功能。

本发明利用了CVBS亮度信号中的同步信号波形特性，其幅值为一定大小的负电平(模拟合成视频信号当带75Ω阻抗的负载时，信号电平通常为1V峰峰值，对应为140IRE，此时不同制式下的同步电平有所不同，如NTSC制同步信号电平为–40IRE，约为286MV；PAL制和SACAM制为–43IRE，约为307MV)。

当MCU U5的第二GPIO脚GPIO2检测到低的状态时，表示有倒车信号的来临，MCU U5的第二AD脚AD2将对C点进行电压采集，设电压值为V4；同时MCU U5的第一AD脚AD1对B点进行电压采集，设采集电压值V2；然后MCU U5进行继续内部处理，当V4≤V3，V2>V1时(V4≤V3表示接口端没有短路到12V电源端；V2>V1表示有CVBS信号输入，因为有信号输入时，CVBS的同步信号有一定大小的负电平脉冲通过电压叠加原理使得原本导通的三极管Q1截止，V2＝(VCC-VD1)*R7/(R6+R7)])，MCU U5拉高第一GPIO脚GPIO1，把继电器K1内部A1切换到C1使得输入匹配电阻R1(75Ω)与CVBS信号输入端U1连通实现阻抗匹配，同时MCU U5通过发送串口命令通知MPU U3，MPU U3通过I2C配置视频解码器U2寄存器切换相应视频通道，使得视频解码器U2解码后的数字视频流通过BT.656接口传给MPU U3，MPU U3进行编解码处理后，送给液晶显示屏进行倒车显示。当V4>V3时，表示CVBS输入端被短路到电源端，连接异常，MCU U5保持第一GPIO脚GPIO1为低的状态，同时通过串口发送命令通知MPU U3，MPU U3调用安卓内部Toast接口将在显示屏上弹框“倒车视频输入短路，请检查接口！”从而提示视频输入接口异常；通过以上检测控制方法，实现CVBS视频信号输入端的匹配电阻R1的保护控制作用，以及倒车视频的正常显示和异常提醒的功能。

参见图2所示，本发明一种车载倒车视频的输入保护电路的检测方法，包括：

(1)设备上电，当MCU U5的第二GPIO脚GPIO2检测到低的状态时，表示有倒车信号的来临，MCU U5的第二AD脚AD2将对C点进行电压采集，设电压值为V4；同时MCU U5的第一AD脚AD1将对B点进行电压采集，设采集电压值V2；同时MCU U5对采集到的电压值进行内部处理，当V4≤V3，V2>V1时[V4≤V3表示接口端没有短路到12V电源端；V2>V1表示有CVBS信号输入，因为有信号输入时，CVBS的同步信号有一定大小的负电平脉冲通过电压叠加原理使得原本导通的Q1截止V2＝(VCC-VD1)*R7/(R6+R7)]；此时MCU U5拉高第一GPIO脚GPIO1，把继电器K1内部A1切换到C1使得输入匹配电阻R1(75Ω)与CVBS信号输入端U1连通实现阻抗匹配，同时MCU U5通过发送串口命令通知MPU U3，MPU U3通过I2C配置视频解码器U2寄存器切换相应视频通道，使得视频解码器U2解码后的数字视频流通过BT.656接口传给MPU U3，MPUU3进行编解码处理后，送给液晶显示屏实现倒车显示。当V4≤V3，V2≤V1时，虽然CVBS输入端连接正常，但是无视频信号输入，MCU U5保持第一GPIO脚GPIO1为低电平状态，同时通过串口发送命令通知MPU U3，MPU U3调用安卓内部相关接口(如Toast接口)将在显示屏上弹框提示无视频信号输入。当V4>V3时，表示CVBS输入端被短路到电源端，连接异常，MCU U5保持第一GPIO脚GPIO1为低电平状态，同时通过串口发送命令通知MPU U3，MPU U3调用安卓内部相关接口(如Toast接口)将在显示屏上弹框提示异常。通过以上检测控制方法，实现CVBS视频信号输入端的匹配电阻R1的保护控制作用，以及倒车视频的正常显示和异常显示提醒的功能。

(2)设备上电，当MCU U5的第二GPIO脚GPIO2检测到高的状态时，表示无倒车信号的来临，此时MCU U5的第二AD脚AD2将对C点进行电压采集，设电压值为V4；MCU U5的第一AD脚AD1不进行B点的电压采集；MCU U5内部进行V4与V3的内部对比计算，当V4≤V3时，表示输入接口正常，未短路到电源端，MCU U5不发送异常命令通知MPU U3，MCU U5保持第一GPIO脚GPIO1为低电平；当V4>V3时，表示CVBS输入端被短路到电源端，连接异常，MCU U5保持第一GPIO脚GPIO1为低电平，同时通过串口发送命令通知MPU U3，MPU U3调用安卓内部相关接口(如Toast接口)将在显示屏上弹框提示异常信息，从而提示视频输入接口异常，使得设备在无倒车信号来临时，也能及时发现接口端的异常。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims

1.一种车载倒车视频的输入保护电路，其特征在于，包括继电器、开关管、MCU和倒车信号检测模块；所述继电器的动触点和CVBS信号输入端、开关管的第一极分别相连接；所述MCU的第二AD脚通过第二电阻和第九电阻与所述继电器的第一静触点相连接以采集第二电阻和第九电阻连接点电压V4；所述继电器的第二静触点通过显示屏视频输入端的对地匹配电阻接地；所述继电器的控制端与所述MCU的第一GPIO脚相连接；所述MCU的第一AD脚与所述开关管的第二极相连接以采集第二极输出电压V2；所述MCU的第二GPIO脚通过所述倒车信号检测模块与倒车信号输入端相连接以检测倒车信号；所述MCU根据是否检测到倒车信号、电压V2及电压V4控制所述继电器的控制端的输出；

所述MCU根据是否检测到倒车信号、电压V2及电压V4控制所述继电器的控制端的输出，包括：

2.根据权利要求1所述的车载倒车视频的输入保护电路，其特征在于，所述开关管为三极管；所述第一极为基极；所述第二极为集电极；所述集电极通过第一二极管与所述MCU的第一AD脚相连接；所述电压V2为所述第一二极管的阴极与所述第一AD脚之间的电压。

3.根据权利要求2所述的车载倒车视频的输入保护电路，其特征在于，所述输入保护电路还包括第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻；所述基极通过所述第四电阻、所述集电极通过所述第六电阻分别与MCU的第一GPIO脚或第二GPIO脚的上拉电压相连接；所述基极通过第五电阻、所述第一二极管的阴极通过所述第七电阻分别接地。

4.根据权利要求1所述的车载倒车视频的输入保护电路，其特征在于，所述输入保护电路还包括第二TVS管；所述第二TVS管与所述对地匹配电阻并联。

5.根据权利要求1所述的车载倒车视频的输入保护电路，其特征在于，所述输入保护电路还包括并联的第三TVS管和第三电阻；所述第二电阻通过所述第三电阻接地。

6.根据权利要求1所述的车载倒车视频的输入保护电路，其特征在于，所述输入保护电路还包括第四二极管；所述MCU的第二AD脚通过所述第四二极管与MCU的第一GPIO脚或第二GPIO脚的上拉电压相连接，且所述第四二极管的阳极与所述MCU的第二AD脚相连接。

7.根据权利要求1所述的车载倒车视频的输入保护电路，其特征在于，所述输入保护电路还包括第二电容；所述第二电容连接于所述CVBS信号输入端和开关管第一极之间。

8.根据权利要求1所述的车载倒车视频的输入保护电路，其特征在于，所述MCU通过串口与一MPU相连接以进行串口通信；所述CVBS信号输入端与视频解码器相连接；所述视频解码器与所述MPU相连接；所述MPU还与显示屏相连接。

9.根据权利要求1所述的车载倒车视频的输入保护电路，其特征在于，所述MCU根据是否检测到倒车信号、电压V2及电压V4控制所述继电器的控制端的输出，还包括，若所述MCU判出断第二GPIO脚输入高电平，则控制第二AD脚采集电压V4，并判断电压V4是否小于等于电压V3；电压V4小于等于电压V3或大于电压V3均控制第一GPIO脚输出低电平。