CN113676678A - 一种hdmi切换器 - Google Patents

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王泽汉
李壮辉
陈平子
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Abstract

本发明涉及HDMI信号传送技术领域，尤其涉及一种HDMI切换器。该HDMI切换器包括：多个输入接口；第一切换单元，所述第一切换单元与多个所述输入接口中的一部分所述输入接口电连接；第二切换单元，所述第二切换单元与所述第一切换单元电连接，所述第二切换单元又与多个所述输入接口中的另一部分所述输入接口电连接；输出接口，所述输出接口与所述第二切换单元电连接，通过MCU控制单元分别对第一切换单元和第二切换单元进行控制，进而实现多个输入接口和输出接口之间电路的自动切换，极大的提高了HDMI切换器的操作便捷性和精确性。

Description

一种HDMI切换器
技术领域
本发明涉及HDMI信号传送技术领域，尤其涉及一种HDMI切换器。
背景技术
在日常生活中，电脑、PS4、机顶盒等设备需要用到电视、投影仪等显示设备来接通后进行视频画面显示，在接通时接头之间来回插拔的动作会造成显示设备的磨损，严重的话还会烧坏昂贵的显示设备，因此产生HDMI切换器来解决了这类问题，但是传统的HDMI切换器需要人为的进行按键切换，整个过程对于用户来说，操作起来相当困难，并且还容易出现电路错连的现象。
发明内容
本发明提供了一种HDMI切换器，用以解决现有技术中人为的进行按键切换，操作时容易出现电路错连现象的问题。
为解决上述问题，本发明提供了一种HDMI切换器，该HDMI切换器包括：多个输入接口，多个所述输入接口用于电连接外部信号源并且能够接收所述外部信号源传送的HDMI信号；
第一切换单元，所述第一切换单元与多个所述输入接口中的一部分所述输入接口电连接；
第二切换单元，所述第二切换单元与所述第一切换单元电连接，所述第二切换单元与多个所述输入接口中的另一部分所述输入接口电连接；
MCU控制单元，所述MCU控制单元分别与所述第一切换单元和所述第二切换单元电连接，并且能够控制所述第一切换单元和所述第二切换单元对所述HDMI信号的传送电路进行切换；
输出接口，所述输出接口与所述第二切换单元电连接，用于与显示设备电连接并且能够将所述HDMI信号传送到所述显示设备上。
作为上述方案的进一步改进，在一种可能的实现方式中，所述HDMI切换器还包括I2C管理总线，所述MCU控制单元通过所述I2C管理总线分别与所述第一切换单元和所述第二切换单元电连接。
作为上述方案的进一步改进，在一种可能的实现方式中，多个所述输入接口的数量为5个，分别为输入接口IN1、输入接口IN2、输入接口IN3、输入接口IN4和输入接口IN5。
作为上述方案的进一步改进，在一种可能的实现方式中，所述输入接口IN1、所述输入接口IN2和所述输入接口IN3均与所述第一切换单元电连接，所述输入接口IN4和所述输入接口IN5均与所述第二切换单元电连接。
作为上述方案的进一步改进，在一种可能的实现方式中，所述HDMI切换器还包括红外检测单元，所述红外检测单元与所述MCU控制单元电连接，所述红外检测单元能够检测多个所述输入接口的接入信号并且向所述MCU控制单元传送。
作为上述方案的进一步改进，在一种可能的实现方式中，所述HDMI信号支持HDMI2.0标准，所述HDMI切换器采用TMDS算法，将所述HDMI信号分为R、G、B、H、V五种信号编码。
作为上述方案的进一步改进，在一种可能的实现方式中，所述HDMI切换器上信号传送采用HDCP2.2标准。
作为上述方案的进一步改进，在一种可能的实现方式中，所述HDMI切换器还包括多个LED指示灯，多个所述LED指示灯与所述MCU控制单元电连接，所述LED指示灯与所述输入接口相对应设置，所述MCU控制单元控制所述LED指示灯的接通。
作为上述方案的进一步改进，在一种可能的实现方式中，所述HDMI切换器还包括电源模块，所述电源模块为所述HDMI切换器提供工作电能，所述电源模块具有5V电源接入口。
作为上述方案的进一步改进，在一种可能的实现方式中，所述HDMI切换器还包括存储模块，所述存储模块对所述显示设备的EDID参数进行复制存储，同时向与所述MCU控制单元传送。
本发明的有益效果是：本发明提出一种HDMI切换器，包括多个输入接口、第一切换单元、第二切换单元、MCU控制单元和输出接口，通过MCU控制单元电路需求对第一切换单元和第二切换单元分别进行控制，进一步实现多个输入接口与输出接口之间的电路的自动切换，极大的提高了HDMI切换器的操作便捷性和精确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1示出了HDMI切换器整体结构示意图；
图2示出了HDMI切换器的工作流程示意图；
图3示出了第一切换单元的电路结构示意图；
图4示出了第二切换单元的电路结构示意图；
图5示出了MCU控制单元的电路结构示意图；
图6示出了输出接口的电路结构示意图。
主要元件符号说明：
100-HDMI切换器；101-输入接口IN1；102-输入接口IN2；103-输入接口IN3；104-输入接口IN4；105-输入接口IN5；200-输出接口；300-LED指示灯；400-电源接入口。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要解释的是，I2C管理总线(Intel－Integrated Circuit bus)是一种由飞利浦公司开发的串行总线，产生于80年代，最初为音频和视频设备开发，现主要在服务器管理中使用。是两条串行的总线，用于连接微控制器及其外围设备。I2C管理总线包括一个两端接口，通过一个带有缓冲区的接口，数据可以被I2C发送或接受。利用I2C硬件总线技术可以对服务器的所有部件进行集中管理，可随时监控风扇、内存、硬盘、网络、系统温度等多个参数，增加了系统的安全性，方便了管理，主要的优点是其简单性和有效性。
HDMI2.0是一种高清多媒体数字接口标准，该标准是指可以同时传输音频和图像，HDMI2.0支持4K内容传输、21:9长宽比、传输带宽18Gbps、支持双画面和动态自动声画同步等。
HDCP为高带宽数字内容保护技术，为了保证HDMI或者DVI传输的高清晰信号不会被非法录制，就出现了HDCP技术，即当用户进行非法复制时，该技术会进行干扰，降低复制出来的影像的质量，从而对内容进行保护。
外部信号源指的是机上盒、个人电脑、电视游乐器、综合扩大机等能够产生HDMI信号的多媒体设备，显示设备包括显示器、投影仪和电视机等。
请参阅图1和图2，本发明提供一种HDMI切换器100(以下简称切换器)，该切换器100包括多个输入接口、第一切换单元、第二切换单元、MCU控制单元和输出接口200；其中，多个输入接口用于与外部信号源电连接，并且能够接收来自于外部信号源传送的HDMI信号；多个输入接口包括两个部分，多个输入接口中的一部分与第一切换单元电连接，多个输入接口中的另一部分与第二切换单元电连接，同时MCU控制单元分别与第一切换单元和第二切换单元电连接，并且对第一切换单元和第二切换单元进行控制，进一步的实现了多个输入接口和输出接口200之间的信号传送电路自动切换，极大的提高了切换器100的操作便捷性和精确性。
在本发明的实施方式中，该切换器100同时满足HDMI2.0技术标准和HDCP2.2技术标准，切换器100采用TMDS算法，将HDMI信号分为R、G、B、H、V五种信号编码，支持4K内容传输、21:9长宽比、传输带宽18Gbps、支持双画面和动态自动声画同步等，极大的提高了显示画面的质量和效果。
具体的，该HDMI切换器采用的是TMDS算法，把外部信号源传送的HDMI信号分为R、G、B、H、V五种信号，再进行R、G、B三原色的传输，HV编码在B信号通道里面传输，R、G的多余位置用来传输音频信号。
请继续参阅图2，该切换器100包括多个输入接口。
具体的，多个输入接口的数量为5个，分别为输入接口IN1、输入接口IN2、输入接口IN3、输入接口IN4和输入接口IN5(在附图1中输入接口IN1对应为输入接口101，同理，输入接口IN2对应为输入接口102)；其中，输入接口IN1、输入接口IN2和输入接口IN3均与第一切换单元电连接，输入接口IN4和输入接口IN5均与第二切换单元电连接，同时第一切换单元与第二切换单元电连接，第二切换单元能够接收来自第一切换单元的HDMI信号。
切换器100在使用过程中，在多个输入接口与外部信号源连接上后，当外部信号源开启时，自身的电流会流向输入接口，进一步的该电流信号会向MCU控制单元传送，进而驱使MCU控制单元对第一切换单元和第二切换单元进行控制，以实现对多个输入接口和输出接口200之间HDMI信号传送的电路的自动切换，极大的提高了该切换器100的操作便捷性和客户体验。
在另一些可能的实现方式中，可以根据需求对多个输入接口的数量进行设定，以及根据需求将不同数量的输入接口分别与第一切换单元和第二切换单元连接，进而实现对多个输入接口的设置，这些方式均属于本发明所要保护的范围。
请参阅图2和图3，该切换器100包括第一切换单元。
具体的，第一切换单元分别与输入接口IN1、输入接口IN2、输入接口IN3以及第二切换单元电连接，同时又通过I2C管理总线与MCU控制单元电连接，当输入接口IN1、输入接口IN2和输入接口IN3上有电流产生时，输入接口的电流将通过第一切换单元向MCU控制单元进行反馈，进一步的对第一切换单元进行控制，进而实现输入接口IN1、输入接口IN2和输入接口IN3中产生电流的输入接口和第二切换单元之间的信号传送电路的接通。
在本发明的实施方式中，第一切换单元采用型号为PI3WVR31310的switch芯片，在该芯片上的接脚31和接脚32分别P3RX-SDA和P3RX-SCL，用于跟I2C管理总线连接，进而实现跟MCU控制单元的接通；芯片上的接脚51至接脚60、接脚41至接脚49以及接脚34至接脚40分别用于与输入接口IN1、输入接口IN2、输入接口IN3进行连接，该芯片上的接脚12为HPD-SRC用于跟第二切换单元进行连接。
第一切换单元通过I2C管理总线与MCU控制单元进行电连接，可以实现对第一切换单元上多个输入接口与输出接口之间的信号传送电路路线进行自动切换和接通，极大的提高了该切换器100的智控能力和精确性。
请参阅图2和图4，该切换器100包括第二切换单元。
具体的，第二切换单元分别与输入接口IN4和输入接口IN5电连接，还与第一切换单元以及输出接口200电连接，同时通过I2C管理总线与MCU控制单元进行电连接，当输入接口IN4和输入接口IN5上有电流产生，将通过第二切换单元向MCU控制单元进行反馈，进一步的对输入接口IN4和输入接口IN5中产生电流信号的输入接口与输出接口200之间的信号传送电路进行切换和接通，进而实现信号传送电路的自动切换，极大的提高了该切换器100的智控能力。
当接收到来自第一切换单元的HDMI信号时，分别为两种状态，一、将该HDMI信号直接传送到输出接口200上；二、先将该信号传送到MCU控制单元上进行反馈，进一步的再控制第二切换元将HDMI信号传送到输出接口200上。
在本发明的实施方式中，第二切换单元采用型号为IT66353-QFN76的switch芯片。在该芯片上，接脚3和接脚4分别为接脚PCSDA和接脚PCSCL，通过这两个接脚与I2C管理总线连接，进一步的实现第二切换单元与MCU控制单元的电连接，通过MCU控制单元对第二切换单元进行控制，实现了输入接口IN4和输入接口IN5分别与输出接口200之间的信号传送电路的自动切换和接通。
在该芯片上还具有接脚20至接脚38、接脚39至接脚57以及接脚58至接脚76分别用于输入接口IN4、输入接口IN5和第一切换单元连接，接脚5至接脚19用于跟输出接口200的电连接。
请参阅图2和图5，该切换器100包括MCU控制单元。
具体的，MCU控制单元通过I2C管理总线分别跟第一切换单元和第二切换单元电连接，当多个输入接口中，其中一个输入接口上产生电流后，经过第一切换单元或者第二切换单元向MCU控制单元进行反馈，进一步的MCU控制单元对第一切换单元或者第二切换单元进行控制，进而实现多个输入接口中产生电流的输入接口与输出接口200之间的信号传送电路的接通。
在本发明的实施方式中，MCU控制单元采用型号为QCW0124的控制芯片，在该芯片上，接脚11和接脚12分别为接脚PCSCL和接脚PCSDA，接脚PCSCL和接脚PCSDA跟I2C管理总线电连接，进一步的实现MCU控制单元分别与第一切换单元和第二切换单元的电连接，进而实现对第一切换单元和第二切换单元的自动切换动作。
在该芯片上还设置有用于跟其他电子元件连接的接脚。
请参阅图2和图6，该切换器100包括输出接口200。
具体的，输出接口200与第二切换单元的芯片上的接脚5至接脚19进行连接，并且输出接口200用于与显示设备进行电连接后，能够将外部信号源所传送的HDMI信号传送到显示设备上进行显示。
在本发明的一些具体实施方式中，切换器100还包括红外检测单元，红外检测单元与MCU控制单元电连接，通过采用红外检测单元对多个输入接口上的接入信号进行检测的方式，将输入接口上的信息传送到MCU控制单元上，进一步的使得MCU控制单元对第一切换单元和第二切换单元的控制更加精确，大大的提高了切换器100的精准性能。
请继续参阅图1和图2，在本发明的一些具体实施方式中，切换器100还包括存储模块、电源模块和多个LED指示灯300。
具体的，存储模块与MCU控制单元电连接，当切换器100与显示设备接通时，能够对显示设备的EDID参数进行复制和存储，同时向与MCU控制单元传送，进而使切换器100和显示设备之间的匹配度得到提高，同时还可以增强显示画面的质量和效果。
在切换器100内还设置有电源模块，电源模块为切换器100提供工作电能，电源模块具有5V电源接入口400，该5V电源接入口400设置于切换器100的外壳体上。
多个LED指示灯300分别与电源模块和MCU控制单元电连接，并且LED指示灯300的数量与输入接口的数量相等，LED指示灯300与输入接口相对应设置，当输入接口与输出接口连通时，MCU控制单元与该输入接口相对应的LED指示灯300进行接通，以提高用户对输入接口的工作情况的辨识。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种HDMI切换器，其特征在于，包括：
多个输入接口，多个所述输入接口用于电连接外部信号源并且能够接收所述外部信号源传送的HDMI信号；
第一切换单元，所述第一切换单元与多个所述输入接口中的一部分所述输入接口电连接；
第二切换单元，所述第二切换单元与所述第一切换单元电连接，所述第二切换单元与多个所述输入接口中的另一部分所述输入接口电连接；
MCU控制单元，所述MCU控制单元分别与所述第一切换单元和所述第二切换单元电连接，并且能够控制所述第一切换单元和所述第二切换单元对所述HDMI信号的传送电路进行切换；
输出接口，所述输出接口与所述第二切换单元电连接，用于与显示设备电连接并且能够将所述HDMI信号传送到所述显示设备上。
2.根据权利要求1所述的HDMI切换器，其特征在于，所述HDMI切换器还包括I2C管理总线，所述MCU控制单元通过所述I2C管理总线分别与所述第一切换单元和所述第二切换单元电连接。
3.根据权利要求1所述的HDMI切换器，其特征在于，多个所述输入接口的数量为5个，分别为输入接口IN1、输入接口IN2、输入接口IN3、输入接口IN4和输入接口IN5。
4.根据权利要求3所述的HDMI切换器，其特征在于，所述输入接口IN1、所述输入接口IN2和所述输入接口IN3均与所述第一切换单元电连接，所述输入接口IN4和所述输入接口IN5均与所述第二切换单元电连接。
5.根据权利要求1所述的HDMI切换器，其特征在于，所述HDMI切换器还包括红外检测单元，所述红外检测单元与所述MCU控制单元电连接，所述红外检测单元能够检测多个所述输入接口的接入信号并且向所述MCU控制单元传送。
6.根据权利要求1所述的HDMI切换器，其特征在于，所述HDMI信号支持HDMI2.0标准，所述HDMI切换器采用TMDS算法，将所述HDMI信号分为R、G、B、H、V五种信号编码。
7.根据权利要求1所述的HDMI切换器，其特征在于，所述HDMI切换器上信号传送采用HDCP2.2标准。
8.根据权利要求1所述的HDMI切换器，其特征在于，所述HDMI切换器还包括多个LED指示灯，多个所述LED指示灯与所述MCU控制单元电连接，所述LED指示灯与所述输入接口相对应设置，所述MCU控制单元控制所述LED指示灯的接通。
9.根据权利要求1所述的HDMI切换器，其特征在于，所述HDMI切换器还包括电源模块，所述电源模块为所述HDMI切换器提供工作电能，所述电源模块具有5V电源接入口。
10.根据权利要求1所述的HDMI切换器，其特征在于，所述HDMI切换器还包括存储模块，所述存储模块对所述显示设备的EDID参数进行复制存储，同时向与所述MCU控制单元传送。
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CN116456043B (zh) * 2023-04-26 2024-05-28 东莞市南沣电子科技有限公司 智慧hdmi切换系统及hdmi切换器

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