CN112306916A - 接插组件、系统控制器和led显示系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及一种接插组件和采用所述接插组件的系统控制器及LED显示系统。接插组件的第一接插件包括第一引脚区域、第三引脚区域和位于第一和第三引脚区域之间的第二引脚区域，第一引脚区域包含LVDS接口引脚组，第二引脚区域包含视频输入接口引脚组，第三引脚区域包含电源电压输入引脚组；接插组件的第二接插件包括：第四和第五引脚区域，第四引脚区域包含多个第一以太网接口引脚组，第五引脚区域包含多个第二以太网接口引脚组，其中第一以太网接口引脚组对应的以太网接口的带宽和第二以太网接口引脚组对应的以太网接口的带宽不同。本实施例对接插组件中成对设置的接插件的引脚进行功能划分及合理分布，有利于输入输出接口定义标准化。

Description

接插组件、系统控制器和LED显示系统
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种接插组件、一种系统控制器以及一种LED显示系统。
背景技术
在LED显示系统中，系统控制器对输入视频信号进行处理后通过多个千兆网口向多个模组控制器分发图像数据，各个模组控制器除了驱动控制自身带载的LED显示模组进行图像显示之外，还会将收到的图像数据转发给级联的下一级模组控制器。
随着LED显示技术的不断发展，LED显示系统例如LED电视逐步被应用于小型会议室、家庭影院、展厅、监控中心等场景，相应地系统控制器也逐步采用核心板+底板的形态；然而，目前系统控制器采用的核心板的输出接口没有统一定义，容易导致板卡之间因接口定义不一致而出现兼容性差的现象，不利于行业的发展。
发明内容
因此，为克服现有技术存在的缺陷和不足，本发明的实施例提供一种接插组件、一种系统控制器以及一种LED显示系统，解决板卡之间因接口定义不一致导致的兼容性差问题。
一方面，本发明实施例提出的一种接插组件，包括：成对设置的第一接插件和第二接插件；所述第一接插件包括：第一引脚区域、第三引脚区域和在所述第一接插件长度方向上位于所述第一引脚区域和所述第三引脚区域之间的第二引脚区域，所述第一引脚区域包含LVDS接口引脚组，所述第二引脚区域包含视频输入接口引脚组，以及所述第三引脚区域包含电源电压输入引脚组；所述第二接插件包括：第四引脚区域和第五引脚区域，所述第四引脚区域包含多个第一以太网接口引脚组，以及所述第五引脚区域包含多个第二以太网接口引脚组，其中每个第一以太网接口引脚组对应的以太网接口的带宽和每个第二以太网接口引脚组对应的以太网接口的带宽不同。
本实施例对接插组件中成对设置的接插件的引脚进行功能划分及合理分布，其有利于输入输出接口定义的标准化；而接插组件中LVDS接口引脚组的设置有利于板卡适配目前主流的液晶电视主控板，以及接插组件中设置有不同带宽的以太网接口引脚组可以提升板卡的输出带载能力。
在本发明的一个实施例中，所述第二引脚区域包含的所述视频输入接口引脚组包括两个HDMI输入接口引脚组；所述第二引脚区域还包含：第三以太网接口引脚组和USB HS接口引脚组；每个所述第一以太网接口引脚组为千兆以太网接口引脚组，每个所述第二以太网接口引脚组为5G以太网接口引脚组，以及所述第三以太网接口引脚组为百兆以太网接口引脚组。
在本发明的一个实施例中，所述第二引脚区域还包含：可变存储控制器接口引脚组、GPIO引脚组、按键引脚组、UART串口引脚组和SPI接口引脚组。
在本发明的一个实施例中，所述第五引脚区域还包含视频输出接口引脚组和程序加载引脚组，所述程序加载引脚组和所述视频输出接口引脚组分设于所述第二接插件的相对两侧。
在本发明的一个实施例中，所述视频输出接口引脚组在所述第二接插件长度方向上位于所述多个第二以太网接口引脚组的两端。
在本发明的一个实施例中，所述多个第一以太网接口引脚组的数量为八个，且每个第一以太网接口引脚组包含四对差分信号引脚；所述多个第二以太网接口引脚组的数量为两个，且每个第二以太网接口引脚组包含四对差分信号引脚。
在本发明的一个实施例中，所述第四引脚区域还包含八个状态指示灯引脚，且所述八个状态指示灯引脚在所述第二接插件长度方向上位于所述多个第一以太网接口引脚组的一端；所述第五引脚区域还包含四个状态指示灯引脚，且所述四个状态指示灯引脚在所述第二接插件长度方向上位于所述多个第二以太网接口引脚组的一端。
在本发明的一个实施例中，所述第二接插件还包括第六引脚区域；其中所述第五引脚区域在所述第二接插件长度方向上位于所述第四引脚区域和所述第六引脚区域之间，且所述第六引脚区域包含多个SerDes通道引脚组；每个SerDes通道引脚组包含两对差分信号引脚，以及所述第一接插件和所述第二接插件分别为200个引脚的接插件。
另一方面，本发明实施例提供的一种系统控制器，包括核心板；其中，所述核心板设置有可编程逻辑器件、微控制器、视频解码器、多端口以太网收发器、第二以太网收发器和前述任意一种接插组件；所述可编程逻辑器件电连接所述LVDS接口引脚组，所述视频解码器电连接在所述可编程逻辑器件和所述视频输入接口引脚组之间，所述多端口以太网收发器电连接在所述可编程逻辑器件和所述多个第一以太网接口引脚组之间，所述第二以太网收发器电连接在所述可编程逻辑器件和所述多个第二以太网接口引脚组之间。
在本发明的一个实施例中，所述系统控制器还包括：底板，设置有多个网口；其中，所述核心板通过所接插组件插接至所述底板，且所述多个第一以太网接口引脚组电连接至所述多个网口中的部分网口或全部网口。
再一方面，本发明实施例提供的一种LED显示系统，包括：前述系统控制器；多个模组控制器，电连接所述多个网口中的至少部分网口；以及多个LED显示模组，电连接所述多个模组控制器。
由上可知，本发明实施例上述技术方案可以具有如下一个或多个有益效果：通过对接插组件中成对设置的接插件的引脚进行功能划分及合理分布，其有利于输入输出接口定义的标准化；而接插组件中LVDS接口引脚组的设置有利于板卡适配目前主流的液晶电视主控板，以及接插组件中设置有不同带宽的以太网接口引脚组可以提升板卡的输出带载能力。再者，接插组件中设置程序加载引脚组有利于提升板卡的可扩展性，接插组件中设置多个HDMI输入接口引脚组甚至HDMI输出接口引脚组，可以实现板卡的多视频源接入以及视频环路输出功能，接插组件中百兆以太网接口引脚组和USB HS接口引脚组的设置有利于与上位机软件进行通讯，接插组件中可变存储控制器接口引脚组、GPIO引脚组、按键引脚组、UART串口引脚组和SPI接口引脚组的设置方便进行外部扩展。另外，接插组件中多个SerDes通道引脚组的设置有利于功能扩展。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1A和图1B为本发明第一实施例提供的接插组件中成对设置的接插件的引脚分布示意图。
图2为本发明第二实施例提供的一种系统控制器的结构示意图。
图3为图2所示系统控制器中的核心板的电路连接关系示意图。
图4为本发明第三实施例提供的一种LED显示系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
【第一实施例】
如图1A和图1B所示，本发明第一实施例中提供的一种接插组件，包括成对设置的接插件JH1和接插件JH2，其例如适用于LED显示系统中的系统控制器，以实现系统控制器中核心板和底板之间的电气和机械连接。其中，接插件JH1包括引脚区域①、引脚区域②和引脚区域③，且引脚区域②在接插件JH1的长度方向上位于引脚区域①和引脚区域③之间。接插件JH2包括引脚区域④、引脚区域⑤和引脚区域⑥，且引脚区域⑤在接插件JH2的长度方向上位于引脚区域④和引脚区域⑥之间。
承上述，引脚区域①主要包含LVDS接口引脚组，引脚区域②主要包含视频输入接口引脚组，以及引脚区域③包含电源电压输入引脚组。再者，引脚区域④主要包含多个第一以太网接口引脚组，引脚区域⑤主要包含多个第二以太网接口引脚组。其中，每个第一以太网接口引脚组对应的以太网接口的带宽和每个第二以太网接口引脚组对应的以太网接口的带宽不同，例如每个第一以太网接口引脚组为千兆以太网接口引脚组，每个第二以太网接口引脚组为5G以太网接口引脚组。
在一个具体实施方式中，本实施例的接插件JH1和JH2例如都是200个引脚的接插件母座，其各个引脚的功能定义如下表1和表2所示。
表1接插件JH1的各个引脚功能定义
Figure BDA0002144349730000051
Figure BDA0002144349730000061
Figure BDA0002144349730000071
表2接插件JH2的各个引脚功能定义
Figure BDA0002144349730000072
Figure BDA0002144349730000081
Figure BDA0002144349730000091
结合图1A及图1B和表1及表2可知：
(i)引脚区域①包含的LVDS接口引脚组共计有十八对差分信号引脚；
(ii)引脚区域②包含的视频输入接口引脚组为两个HDMI输入接口引脚组，也即HDMI_A IN引脚组和HDMI_B IN引脚组，且分设于接插件JH1的相对两侧；此外，引脚区域②还包含多个FPGA_IO引脚组、千兆以太网接口引脚组(表1中的千兆以太网8)、按键引脚组(KEY1_IN～KEY8_IN)、SPI接口引脚组(SPI2接口、SPI4接口、SPI5接口)、II2接口引脚组(MCU II2接口)、USB HS(USB2.0High Speed)接口引脚组、GPIO引脚组(HS_MCU_GPIO1～HS_MCU_GPIO8)、可变存储控制器接口引脚组(MCU_BUS_AD0～MCU_BUS_AD7)、UART串口引脚组(MCU串口)、蓝牙串口引脚组、百兆以太网接口引脚组、百兆以太网状态指示灯引脚组和其他辅助功能引脚例如MCU复位引脚、液晶模块使能引脚(LCD_CEn)、液晶模块重置引脚(LCD_RSTn)、MCU启动设置引脚(BOOT0)、风扇控制引脚(MCU_FAN_PWM)等；
(iii)引脚区域③包含的电源电压输入引脚组例如是多个12V直流电压输入引脚(EXT_12V)；
(iv)引脚区域④包含的多个第一以太网接口引脚组例如是八个千兆以太网接口引脚组，且每个千兆以太网接口引脚组包含四对差分信号引脚；此外，引脚区域④还包含八个千兆以太网状态指示灯引脚，每个千兆以太网接口对应一个千兆以太网状态指示灯引脚；
(v)引脚区域⑤包含的多个第二以太网接口引脚组例如是两个5G以太网接口引脚组(ETH1、ETH2)，且每个5G以太网接口引脚组包含四对差分信号引脚；此外，引脚区域⑤还包含四个5G以太网状态指示灯引脚(LED1_A0&LED1_A1、LED2_A0&LED2_A1)，每个5G以太网接口对应两个5G以太网状态指示灯引脚；再者，引脚区域⑤还包含视频输出接口引脚组例如一个HDMI输出接口引脚组(HDMI OUT)，且HDMI输出接口引脚组分设在两个5G以太网接口引脚组(ETH1、ETH2)的两端；此处HDMI_IN_CEC引脚和HDMI OUT_CEC引脚在接插件JH2上的设置，主要是为了兼顾系统控制器的底板上PCB走线的便利性。另外，引脚区域⑤还包含程序加载引脚组，其可以使得系统控制器的核心板上的可编程逻辑器件比如FPGA的程序加载可以选择由核心板上的微控制器执行，或者由扩展的控制电路(含嵌入式操作系统比如Android系统)执行，如此可以提升系统控制器的可扩展性。当然，引脚区域⑤还可以包含其他一些辅助引脚，例如MCU的OTG_FS引脚组、继电器引脚组、实时时钟供电引脚等。
(vi)引脚区域⑥包含多个SerDes通道引脚组例如四个SerDes通道引脚组(SerDes1～SerDes4)；每个SerDes通道引脚组包含两对差分信号引脚。
综上所述，本发明第一实施例对接插组件中成对设置的接插件的引脚进行功能划分及合理分布，其有利于输入输出接口定义的标准化。具体而言，采用成对设置的200Pin接插件JH1和JH2来构建接插组件并对接插组件的引脚分布进行定义，其可丰富接口资源，使得底板与核心板对插方便、接口简化。再者，接插组件中LVDS接口引脚组的设置有利于使得核心板适配目前主流的液晶电视主控板，接插组件中设置有不同带宽的以太网接口引脚组可以提升系统控制器的输出带载能力。此外，接插组件中设置程序加载引脚组有利于提升系统控制器的可扩展性，接插组件中设置多个HDMI输入接口引脚组甚至HDMI输出接口引脚组，可以实现系统控制器的多视频源接入以及视频环路输出功能，接插组件中百兆以太网接口引脚组和USB HS接口引脚组的设置有利于与上位机软件进行通讯，接插组件中可变存储控制器接口引脚组、GPIO引脚组、按键引脚组、UART串口引脚组和SPI接口引脚组的设置方便进行外部扩展。另外，接插组件中多个SerDes通道引脚组的设置有利于功能扩展。
【第二实施例】
如图2所示，本发明第二实施例提供的一种系统控制器10，包括：核心板11和底板13；核心板11插接固定至底板13，且底板13上设置有电连接核心板11的多个网口131。
请一并参考图3，核心板11设置有可编程逻辑器件111、接插组件112、视频解码器113、多端口以太网收发器114、微控制器115和多路5G以太网收发器116；甚至还设置有视频编码器117、百兆以太网收发器118、USB收发器119，以及温度检测电路TEMP、电压检测电路Vol、实时时钟RTC(Real Time Clock)和非易失性存储器比如EMMC及SPI闪存。
具体地，可编程逻辑器件111例如是FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)器件，比如Xilinx公司的Kintex-7系列FPGA芯片或其他型号FPGA芯片。可编程逻辑器件111配置有LVDS(Low Voltage Differential Signaling，低电压差分信号)接口，且所述LVDS接口电连接接插组件112的LVDS接口引脚组；如此一来，本实施例的系统控制器10可以适配目前主流的液晶电视主控板(或称系统板)，借此提升系统控制器10的兼容性。
接插组件112例如是成对设置的两个200pin高密接插件或成对设置的其他引脚数量接插件，具体引脚分布及定义可参考前述第一实施例的接插件JH1及JH2。
视频解码器113电连接在可编程逻辑器件111和接插组件112之间，其例如是HDMI(High Definition Multimedia Interface，高清多媒体接口)接收器。
视频解码器113电连接在可编程逻辑器件111和接插组件112之间，其例如双通道HDMI接收器比如ADV7619芯片。
多端口以太网收发器114电连接在可编程逻辑器件111配置的SerDes接口和接插组件112之间，以用于通过接插组件112电连接底板13上的多个网口比如RJ45网口；多端口以太网收发器114例如是八端口以太网收发器且为单个收发器芯片，其例如通过两个SerDes(Serializer and Deserializer，串化解串器)通道电连接可编程逻辑器件111且每个SerDes通道包含两对差分线；因此可以利用可编程逻辑器件111较少的引脚数实现较大数量的输出网口，例如单路输出带载1G，通用带载65万个像素点。
多路5G以太网收发器116电连接在可编程逻辑器件111配置的SerDes接口和接插组件112之间，以用于通过接插组件112电连接底板13上的多个网口比如RJ45网口。具体而言，多路5G以太网收发器116例如为两路5G以太网收发器116，每一路5G以太网收发器116通过一个SerDes通道电连接至可编程逻辑器件111配置的SerDes接口；相应地两路5G以太网收发器通过接插组件112电连接两个RJ45网口。本实施例通过增设多路5G以太网收发器116，单路输出带载5G，一个5G网口带载相当于5个1G网口的带载，其进一步提升系统控制器10的输出带载能力。
微控制器115电连接视频解码器113、多端口以太网收发器14和5G以太网收发器116，其例如是STM32系列单片机或者其他型号的微控制器。值得说明的是，微控制器115可以电连接接插组件112的程序加载引脚组来实现对可编程逻辑器件111上电时的程序加载。
此外，视频编码器117电连接在可编程逻辑器件111和接插组件112之间，其例如是HDMI发送器，从而可以实现HDMI环路输出功能。百兆以太网收发器118电连接在可编程逻辑器件111和接插组件112之间且例如采用LAN8720芯片或DP83848芯片，USB收发器119电连接在可编程逻辑器件111和接插组件112之间且例如采用US332X芯片，从而可以通过百兆网和USB与上位机通讯，例如与上位机配屏软件(比如LCT软件)进行通讯。
承上述，核心板11上的多端口以太网收发器114和/或多路5G以太网收发器116通过接插组件112电连接至所述多个网口131。在一个具体例子中，所述多个网口131例如为八个RJ45网口，且这八个RJ45网口均电连接多端口以太网收发器114，也即不为多路5G以太网收发器116配置网口但在底板13上预留网口焊接区。在其他具体例子中，所述多个网口131为十个RJ45网口，其中八个RJ45网口电连接多端口以太网收发器114，另两个RJ45网口电连接两路5G以太网收发器116。值得说明的是，各个RJ45网口和所述插接组件112之间典型地设置有网络变压器，电连接多端口以太网收发器114的每两个RJ45网口共用一个网络变压器，以及连接5G以太网收发器116的RJ45网口仍各自使用独立的网络变压器。又或者，各个RJ45网口本身集成有网络变压器，而非采用RJ45和网络变压器分离式设计。
本发明第二实施例的系统控制器10由于采用了前述第一实施例的接插组件，因而可以具有方便扩展应用、便于集成、提升易用性，同时减小尺寸的优点。
【第三实施例】
参见图4，本发明第三实施例提供的一种LED显示系统100，包括：系统控制器110、多个模组控制器130和多个LED显示模组150。
其中，系统控制器110可以采用前述第二实施例的系统控制器10或者其他配置有前述第一实施例所述接插组件(包含JH1及JH2)的系统控制器。
再者，多个模组控制器130电连接系统控制器110上的一个或多个网口，例如通过网线连接系统控制器110上的网口。所述多个LED显示模组150电连接所述多个模组控制器130。至于各个模组控制器130和LED显示模组150，可以采用现有成熟的模组控制器和LED显示模组，故在此不再赘述。另外，此处值得一提的是，LED显示模组150典型地是指以LED作为显示像素的显示单元，单个LED显示模组150例如包括一个或多个LED灯板。LED显示系统100在本实施例中例如是LED电视或LED会议屏。
综上所述，本发明第三实施例的LED显示系统100由于采用了包含前述第一实施例所述的接插组件(包含JH1及JH2)的系统控制器，因此其可以具有增强系统控制器扩展性、减少尺寸、提升易用性等优点。
可以理解的是，前述各个实施例仅为本发明的示例性说明，在技术特征不冲突、结构不矛盾、不违背本发明的发明目的前提下，各实施例的技术方案可以任意组合、搭配使用。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种接插组件，其特征在于，包括：成对设置的第一接插件和第二接插件；
所述第一接插件包括：第一引脚区域、第三引脚区域和在所述第一接插件长度方向上位于所述第一引脚区域和所述第三引脚区域之间的第二引脚区域，所述第一引脚区域包含LVDS接口引脚组，所述第二引脚区域包含视频输入接口引脚组，以及所述第三引脚区域包含电源电压输入引脚组；
所述第二接插件包括：第四引脚区域和第五引脚区域，所述第四引脚区域包含多个第一以太网接口引脚组，以及所述第五引脚区域包含多个第二以太网接口引脚组，其中每个第一以太网接口引脚组对应的以太网接口的带宽和每个第二以太网接口引脚组对应的以太网接口的带宽不同。
2.如权利要求1所述的接插组件，其特征在于，所述第二引脚区域包含的所述视频输入接口引脚组包括两个HDMI输入接口引脚组；所述第二引脚区域还包含：第三以太网接口引脚组和USB HS接口引脚组；每个所述第一以太网接口引脚组为千兆以太网接口引脚组，每个所述第二以太网接口引脚组为5G以太网接口引脚组，以及所述第三以太网接口引脚组为百兆以太网接口引脚组。
3.如权利要求2所述的接插组件，其特征在于，所述第二引脚区域还包含：可变存储控制器接口引脚组、GPIO引脚组、按键引脚组、UART串口引脚组和SPI接口引脚组。
4.如权利要求1所述的接插组件，其特征在于，所述第五引脚区域还包含视频输出接口引脚组和程序加载引脚组，所述程序加载引脚组和所述视频输出接口引脚组分设于所述第二接插件的相对两侧。
5.如权利要求4所述的接插组件，其特征在于，所述视频输出接口引脚组在所述第二接插件长度方向上位于所述多个第二以太网接口引脚组的两端。
6.如权利要求1所述的接插组件，其特征在于，所述多个第一以太网接口引脚组的数量为八个，且每个第一以太网接口引脚组包含四对差分信号引脚；所述多个第二以太网接口引脚组的数量为两个，且每个第二以太网接口引脚组包含四对差分信号引脚。
7.如权利要求6所述的接插组件，其特征在于，所述第四引脚区域还包含八个状态指示灯引脚，且所述八个状态指示灯引脚在所述第二接插件长度方向上位于所述多个第一以太网接口引脚组的一端；所述第五引脚区域还包含四个状态指示灯引脚，且所述四个状态指示灯引脚在所述第二接插件长度方向上位于所述多个第二以太网接口引脚组的一端。
8.如权利要求1至7任意一项所述的接插组件，其特征在于，所述第二接插件还包括第六引脚区域；其中所述第五引脚区域在所述第二接插件长度方向上位于所述第四引脚区域和所述第六引脚区域之间，且所述第六引脚区域包含多个SerDes通道引脚组；每个SerDes通道引脚组包含两对差分信号引脚，以及所述第一接插件和所述第二接插件分别为200个引脚的接插件。
9.一种系统控制器，其特征在于，包括核心板；其中，
所述核心板设置有可编程逻辑器件、微控制器、视频解码器、多端口以太网收发器、第二以太网收发器和如权利要求1至8任意一项所述的接插组件；
所述可编程逻辑器件电连接所述LVDS接口引脚组，所述视频解码器电连接在所述可编程逻辑器件和所述视频输入接口引脚组之间，所述多端口以太网收发器电连接在所述可编程逻辑器件和所述多个第一以太网接口引脚组之间，所述第二以太网收发器电连接在所述可编程逻辑器件和所述多个第二以太网接口引脚组之间。
10.如权利要求9所述的系统控制器，其特征在于，所述系统控制器还包括：
底板，设置有多个网口；
其中，所述核心板通过所接插组件插接至所述底板，且所述多个第一以太网接口引脚组电连接至所述多个网口中的部分网口或全部网口。
11.一种LED显示系统，其特征在于，包括：
如权利要求10所述的系统控制器；
多个模组控制器，电连接所述多个网口中的至少部分网口；以及
多个LED显示模组，电连接所述多个模组控制器。
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