CN115334255A - 一种基于嵌入式设备的多路音视频切换输出系统与方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及嵌入式系统领域，尤其是涉及一种基于嵌入式设备的多路音视频切换输出系统与方法，该系统包括：运行模块、通信控制模块、视频切换模块和至少三个显示模块；运行模块包括主系统单元和至少三个从系统单元；通信控制模块，与运行模块通讯连接，用于建立主系统单元及至少三个从系统单元之间的通讯连接；每个从系统单元均连接于视频切换模块的输入端，且视频切换模块与主系统单元通讯连接；主系统单元用于控制从系统单元调用相应的播放内容；还用于通过视频切换模块切换显示模块的应用数量；显示模块，均与视频切换模块的输出端连接，用于显示从系统单元调用的播放内容。本申请具有便于多个设备进行三屏以上的不同显示的效果。

Description

一种基于嵌入式设备的多路音视频切换输出系统与方法

技术领域

本发明涉及嵌入式系统领域，尤其是涉及一种基于嵌入式设备的多路音视频切换输出系统与方法。

背景技术

目前，在嵌入式系统领域，多路音视频显示方案中，最多只支持同时三路视频解码输出和一路音频解码输出，原因在于每个音视频播放端对应一个控制系统，目前还没有大于三路以上的音视频同步异步可切换输出方案，要想实现三路以上显示设备的不同显示只有通过操作各自对应的控制系统。

针对上述相关技术，发明人认为通过操作各自对应的控制系统来实现三路以上的显示设备显示不同内容，较为麻烦。

发明内容

为了便于三路以上的显示设备进行不同显示，本申请提供一种基于嵌入式设备的多路音视频切换输出系统与方法。

第一方面，本申请提供的一种基于嵌入式设备的多路音视频切换输出系统，采用如下的技术方案：

一种基于嵌入式设备的多路音视频切换输出系统，包括：运行模块、通信控制模块、视频切换模块和至少三个显示模块；

所述运行模块包括主系统单元和至少三个从系统单元；

所述通信控制模块，与所述运行模块通讯连接，用于建立所述主系统单元及至少三个所述从系统单元之间的通讯连接；

每个所述从系统单元均连接于所述视频切换模块的输入端，且所述视频切换模块与所述主系统单元通讯连接；

所述主系统单元用于控制所述从系统单元调用相应的播放内容；还用于通过所述视频切换模块切换所述显示模块的应用数量；

所述显示模块，均与所述视频切换模块的输出端连接，用于显示所述从系统单元调用的播放内容。

通过采用上述技术方案，在需要三个以上的显示设备显示相同的内容或者不同的内容时，在接收到播放任务时，主系统单元首先根据播放任务，控制从系统单元调用预设数据库中的播放内容，播放内容包括游戏视频、娱乐视频等，同时，主系统单元还根据播放任务选择需要应用的显示设备，比如说显示设备是多个还是单个，在多个显示设备的情况下，是同时播放相同内容还是不同内容，这样就能方便控制多个显示设备的播放形式，便于三路以上的显示设备进行不同显示；另外，将多个从系统单元集成在一起，只通过一个主系统单元进行控制，能大大减小运行模块的占用空间。

可选的，该系统还包括网络控制模块和电源模块；

所述网络控制模块，用于通过预设的千兆交换机模块建立所述主系统单元和至少三个所述从系统单元之间的通讯连接；

所述电源模块，与所述运行模块、通信控制模块、视频切换模块、音频切换模块和所述网络控制模块均通讯连接，用于对所述运行模块、通信控制模块、视频切换模块、音频切换模块和所述网络控制模块提供电力源。

通过采用上述技术方案，设置网络控制模块，通过千兆交换机模块能将主系统单元和各个从系统单元的网络连接在一起，并提供统一的外网连接出口，相比起通信控制模块，能提供更加快速可靠的数据交换通道。

可选的，该系统还包括初始化模块；

所述初始化模块与所述运行模块通讯连接，用于为所述主系统单元提供所述从系统单元的硬件列表信息，以及用于设置所述主系统单元和所述从系统单元的通信接口、配置参数、硬件外设接口和接入硬件。

通过采用上述技术方案，在启动网络之前，将对主系统单元提供从系统单元的硬件列表信息，以及用于设置主系统单元和从系统单元的通信接口、配置参数、硬件外设接口和接入硬件，有利于后续顺利启动网络，且方便后续多个显示模块播放相同内容或者不同内容。

可选的，所述通信控制模块采用GPIO基础通信方式。

通过采用上述技术方案，采用GPIO基础通信方式，通过GPIO进行主、从系统单元与外界的通信，为CPU自带的最基础的通信方式，能保证主、从系统单元与外界通讯的可用性，保证在设备启动之后能进行基础的通信。

可选的，所述通信控制模块包括构建单元和应用单元；

所述构建单元和所述应用单元均设置在预设的公共库内部；

所述构建单元用于构建并注册业务，所述应用单元用于获取所述公共库发送的业务声明，调用所述构建单元所构建并注册的业务。

通过采用上述技术方案，在公共库中设置构建单元和应用单元，使二者在公共库中能分工配合，构建单元负责构建所需业务的实现逻辑，应用单元需要调用业务时，公共库会生成调用业务的声明，应用单元只需通过所需业务的声明，即能调取构建单元所构建的业务，这样，应用单元就像调用自己内部的业务函数一样进行远端功能调用业务。

第二方面，本申请提供的一种基于嵌入式设备的多路音视频切换输出方法，采用如下的技术方案：

一种基于嵌入式设备的多路音视频切换输出方法，应用于上述的一种基于嵌入式设备的多路音视频切换输出系统，包括：

在网络启动之前，通过预设的通信控制模块建立所述主系统单元及至少三个从系统单元的通讯连接；

获取播放任务信息；

基于所述播放任务信息，控制所述从系统单元调用相应的播放内容，通过所述视频切换模块切换所述显示模块的应用数量和应用次序。

通过采用上述技术方案，在需要三个以上的显示设备显示相同的内容或者不同的内容时，在接收到播放任务时，主系统单元首先根据播放任务，控制从系统单元调用预设数据库中的播放内容，播放内容包括游戏视频、娱乐视频等，同时，主系统单元还根据播放任务选择需要应用的显示设备，比如说显示设备是多个还是单个，在多个显示设备的情况下，是同时播放相同内容还是不同内容，这样就能方便控制多个显示设备的播放形式；另外，将多个从系统单元集成在一起，只通过一个主系统单元进行控制，能大大减小运行模块的占用空间。

可选的，在网络启动之前，还对系统进行初始化，步骤如下：

为所述主系统单元提供所述从系统单元的硬件列表信息；

设置所述主系统单元和所述从系统单元的通信接口；

设置所述主系统单元和所述从系统单元的配置参数；

设置所述主系统单元和所述从系统单元的硬件外设接口和接入硬件。

通过采用上述技术方案，在启动网络之前，将对主系统单元提供从系统单元的硬件列表信息，以及用于设置主系统单元和从系统单元的通信接口、配置参数、硬件外设接口和接入硬件，有利于后续顺利启动网络，且方便后续多个显示模块播放相同内容或者不同内容。

可选的，在所述通过预设的通信控制模块建立主系统单元及至少三个从系统单元的通讯连接的步骤之后包括：

在预设的公共库内部设置构建单元和应用单元；

所述构建单元用于构建并注册业务；

在调用业务时，所述应用单元获取所述公共库生成并发送的业务声明，调用所述构建单元所构建并注册的业务。

通过采用上述技术方案，在公共库中设置构建单元和应用单元，使二者在公共库中能分工配合，构建单元负责构建所需业务的实现逻辑，应用单元需要调用业务时，公共库会生成调用业务的声明，应用单元只需通过所需业务的声明，即能调取构建单元所构建的业务，这样，应用单元就像调用自己内部的业务函数一样进行远端功能调用业务。

综上所述，本申请包括以下有益技术效果：

在需要三个以上的显示设备显示相同的内容或者不同的内容时，在接收到播放任务时，主系统单元首先根据播放任务，控制从系统单元调用预设数据库中的播放内容，播放内容包括游戏视频、娱乐视频等，同时，主系统单元还根据播放任务选择需要应用的显示设备，比如说显示设备是多个还是单个，在多个显示设备的情况下，是同时播放相同内容还是不同内容，这样就能方便控制多个显示设备的播放形式；另外，将多个从系统单元集成在一起，只通过一个主系统单元进行控制，能大大减小运行模块的占用空间。

附图说明

图1是本申请实施例的一种基于嵌入式设备的多路音视频切换输出系统的硬件架构示意图。

图2是本申请实施例的本申请实施例的一种基于嵌入式设备的多路音视频切换输出方法的流程图。

附图标记说明：

1、运行模块；11、主系统单元；12、从系统单元；2、通信控制模块；3、视频切换模块；4、音频切换模块；5、网络控制模块；6、电源模块；7、初始化模块；8、显示模块。

具体实施方式

以下结合附图1-2对本申请作进一步详细说明。

参照图1，本申请实施例公开一种基于嵌入式设备的多路音视频切换输出系统，包括运行模块1、通信控制模块2、视频切换模块3、音频切换模块4、网络控制模块5、电源模块6、初始化模块7和显示模块8。

运行模块1包括主系统单元11和至少三个从系统单元12，从系统单元12的数量可扩展，主系统单元11同时通讯连接多个从系统单元12，主系统单元11主要用来负责整个播放区域的音视频播放控制、App运行控制、扩展从系统单元12的基础设置、从系统单元12间的任务分配、数据同步处理等相关系统的整体控制；其中，从系统单元12负责各自的音视频、图像处理、App应用运行等；每个从系统单元12均连接本地数据库或者云数据库，本地数据库或者云数据库中存储有各类App的音视频资源。

举例来说，在主系统单元11接收到外部的播放任务时，主系统单元11通过对外部播放任务的分析，分析出需要播放哪些App的内容，因此发送信号给对应所需要工作的从系统单元12，此时从系统单元12通过从预先设置的本地数据库或者云数据库中调用自身负责的App资源。将多个从系统单元12经过集成，然后经过主系统单元11统一控制，能减小总控制系统的占用空间。

通信控制模块2，与运行模块1通讯连接，用于建立主系统单元11及至少三个从系统单元12之间的通讯连接，通信控制模块2用于在网络启动之前，在没有连接网络的情况下，对各个从系统单元12之间建立通讯连接，能保证各个从系统单元12之间的数据通讯。具体地，通过GPIO进行系统间通信，为主系统单元11的CPU自带的最基础的通信方式，保证多个从系统单元12之间通信的可用性，保证在音频播放设备启动之后能进行基础的通信。

整个系统还可以通过网络交换芯片将主系统单元11和各个从系统单元12的网络相互连接在一起，使网络通信的通信速率更高，数据传输更稳定。

视频切换模块3，视频切换模块3存在至少三个输入端和至少三个输出端。每个从系统单元12均与视频切换模块3的输入端通过接口连接，且视频切换模块3与主系统单元11通讯连接。

显示模块8，至少设置为三个，均与视频切换模块3的输出端通过接口连接，用于显示从系统单元12调用的播放内容；主系统单元11还控制显示模块8的播放数量、同步播放或是异步播放。

具体来说，视频切换模块3通过设置多个输入端和多个输出端的形式，以矩阵切换（例如4*4）的方式，主系统单元11根据播放任务，确定需要哪些从系统单元12工作，从系统单元12将调用对应的App内容，然后通过视频切换模块3连接需要工作的显示模块8。例如，根据主系统单元11的控制，需要四个显示模块8同时播放相同的内容，则主系统单元11控制单个从系统单元12工作，调用对应的播放资源，通过四个显示模块8同时播放相同的内容；需要四个显示模块8分别播放不同的内容时，主系统单元11根据播放任务，控制至少四个从系统单元12调用各自对应的播放内容，然后经过视频切换模块3进行切换显示模块8，分配对应的显示模块8显示对应的播放内容，分配的次序也通过主系统单元11进行控制。

音频切换模块4，与主系统单元11通讯连接，用于基于在屏幕显示的从系统单元12的数量及数据信息，控制播放与从系统单元12对应的音频。音频切换模块4可以为音频切换器，音频切换器是专业音频切换器，针对不同行业的需求，音频切换器不仅有支持非平衡音频信号的RCA接口，也有专业的平衡音频XLR接口。音频切换模块4的输出端可以连接音响、话筒等播放设备（图中未显示）。

网络控制模块5，用于通过预设的千兆交换机模块建立主系统单元11和至少三个从系统单元12之间的通讯连接，并提供统一的外网连接出口，能建立比板间通信更加快速可靠的数据交换通道。千兆交换机是指上联口和下联口都是千兆口的交换机，也可理解为交换机端口支持1000M或10/100/1000M传输。

电源模块6，与运行模块1、通信控制模块2、视频切换模块3、音频切换模块4和网络控制模块5均通讯连接，用于对运行模块1、通信控制模块2、视频切换模块3、音频切换模块4和网络控制模块5提供电力源。电源模块6可以采用直流电源或交流电源进行供电。

初始化模块7与运行模块1通讯连接，用于为主系统单元11提供从系统单元12的硬件列表信息，以及用于设置主系统单元11和从系统单元12的通信接口、配置参数、硬件外设接口和接入硬件。

在初始化配置时：1.在主系统单元11上提供从系统单元12的硬件列表；2.在主系统单元11上提供主系统单元11和从系统单元12之间的通信接口模块（主要为i2c总线）；3.初始化APP；4.设置主系统单元11和从系统单元12之间的配置参数；4.同步设置主系统单元11和从系统单元12的硬件外设接口和所接入的设备。

在系统启动后：1.主系统单元11和从系统单元12均启动TCP server，多个从系统单元12依次与主系统单元11建立通讯连接，由主系统单元11控制下发音视频播放业务命令给从系统单元12，控制从系统单元12驱动播放对应的音视频，同时主系统单元11也控制多屏切换；2.主系统单元11和从系统单元12涉及到的通讯协议和数据传输格式需要自定义完成；3.从系统单元12的涉及的大量数据通讯（比如摄像头preview），直接建立点到点连接（UDP/TCP）。

通信控制模块2包括构建单元和应用单元；构建单元和应用单元均设置在预设的公共库内部；构建单元用于构建并注册业务，应用单元用于获取公共库发送的业务声明，调用构建单元所构建并注册的业务。

本申请实施例一种基于嵌入式设备的多路音视频切换输出系统的实施原理为：

在需要三个以上的显示模块8显示相同的内容或者不同的内容时，在接收到播放任务时，主系统单元11首先根据播放任务，控制从系统单元12调用预设数据库中的播放内容，播放内容包括游戏视频、娱乐视频等，同时，主系统单元11还根据播放任务选择需要工作的显示模块8，比如说显示模块8是多个还是单个，在多个显示模块8的情况下，是同时播放相同内容还是不同内容，这样就能方便控制多个显示模块8的播放形式；另外，将多个从系统单元12集成在一起，只通过一个主系统单元11进行控制，能大大减小整个运行模块1的占用空间；然后音频切换模块4根据在显示模块8的应用情况，播放对应的音频，只需要一个主系统单元11作为中间控制模块，然后根据所需要播放的音视频应用数量，直接与主系统单元11建立通讯连接，由主系统单元11统一控制同时播放多个音视频，则能通过多个显示模块8上显示多个不同类别APP的内容。

基于上述硬件架构，参照图2，本申请实施例还公开了一种基于嵌入式设备的多路音视频切换输出方法，包括步骤S100~S300：

步骤S100：在网络启动之前，通过预设的通信控制模块2建立主系统单元11及至少三个从系统单元12的通讯连接。

步骤S200：获取播放任务信息。

步骤S300：基于播放任务信息，控制至少三个从系统单元12调用相应的播放内容，通过视频切换模块3切换显示模块8的应用数量和应用次序。

在网络启动之前，还对系统进行初始化，步骤如下，包括步骤SA00~SD00：

步骤SA00：为主系统单元11提供从系统单元12的硬件列表信息。

步骤SB00：设置主系统单元11和从系统单元12的通信接口。

步骤SC00：设置主系统单元11和从系统单元12的配置参数。

步骤SD00：设置主系统单元11和从系统单元12的硬件外设接口和接入硬件。

其中步骤SA00~SD00之间没有顺序关系。

在通过预设的通信控制模块2建立主系统单元11及至少三个从系统单元12的通讯连接的步骤之后包括：

步骤S110：在预设的公共库内部设置构建单元和应用单元，构建单元用于构建并注册业务。

步骤S120：在调用业务时，应用单元获取公共库生成并发送的业务声明，调用构建单元所构建并注册的业务。

举例来说，比如有A、B、C多个应用，有个业务W，业务W需要函数FUN_1，函数Fun_2，函数Fun_3来完成一系列功能，这个业务功能的实现逻辑写在应用C里面，但是A、B这两个应用也需要用到这个业务需求。

在解决这个问题时，首先写一个管理服务程序Truck，提供一个公共库Node。应用A、应用B会集成业务W的声明（函数FUN_1，函数Fun_2，函数Fun_3，注意只是引用声明，没有实现功能）。应用A、应用B、应用C都会集成公共库Node。

程序实际运行时，应用C通过Node把自己实现的W业务注册到Truck里面，Truck会记录“应用C的名字、实现的业务W的名字、应用C的网络地址”。当应用A、应用B需要用到业务W的时候，公共库Node会通过W的声明自动构造一个业务W（注意是该业务W代理的、虚拟的，没有真正实现函数功能），这样应用A、应用B就像调用自己内部的业务函数一样进行远端功能调用（因为业务的真正实现是在应用C中）。

公共库Node自动构造的业务W（代理的、虚拟的，没有真正实现函数功能）的工作过程如下：它将调用的信息打包、加密、压缩传到管理服务程序Truck中，Truck会解压、解密、解包，通过名字找到业务W真正的实现者应用C，再将信息处理传输给C，C应用中的Node收到信息处理后，会自动发起相关函数的调用，从而完成整个工作流程。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于嵌入式设备的多路音视频切换输出系统，其特征在于：包括：运行模块（1）、通信控制模块（2）、视频切换模块（3）和至少三个显示模块；

所述运行模块（1）包括主系统单元（11）和至少三个从系统单元（12）；

所述通信控制模块（2），与所述运行模块（1）通讯连接，用于建立所述主系统单元（11）及至少三个所述从系统单元（12）之间的通讯连接；

每个所述从系统单元（12）均连接于所述视频切换模块（3）的输入端，且所述视频切换模块（3）与所述主系统单元（11）通讯连接；

所述主系统单元（11）用于控制所述从系统单元（12）调用相应的播放内容；还用于通过所述视频切换模块（3）切换所述显示模块的应用数量；

所述显示模块，均与所述视频切换模块（3）的输出端连接，用于显示所述从系统单元（12）调用的播放内容。

2.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式设备的多路音视频切换输出系统，其特征在于：该系统还包括网络控制模块（5）和电源模块（6）；

所述网络控制模块（5），用于通过预设的千兆交换机模块建立所述主系统单元（11）和至少三个所述从系统单元（12）之间的通讯连接；

所述电源模块（6），与所述运行模块（1）、通信控制模块（2）、视频切换模块（3）、音频切换模块（4）和所述网络控制模块（5）均通讯连接，用于对所述运行模块（1）、通信控制模块（2）、视频切换模块（3）、音频切换模块（4）和所述网络控制模块（5）提供电力源。

3.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式设备的多路音视频切换输出系统，其特征在于：该系统还包括初始化模块（7）；

所述初始化模块（7）与所述运行模块（1）通讯连接，用于为所述主系统单元（11）提供所述从系统单元（12）的硬件列表信息，以及用于设置所述主系统单元（11）和所述从系统单元（12）的通信接口、配置参数、硬件外设接口和接入硬件。

4.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式设备的多路音视频切换输出系统，其特征在于：所述通信控制模块（2）采用GPIO基础通信方式。

5.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式设备的多路音视频切换输出系统，其特征在于：所述通信控制模块（2）包括构建单元和应用单元；

所述构建单元和所述应用单元均设置在预设的公共库内部；

所述构建单元用于构建并注册业务，所述应用单元用于获取所述公共库发送的业务声明，调用所述构建单元所构建并注册的业务。

6.一种基于嵌入式设备的多路音视频切换输出方法，其特征在于：应用于上述权利要求1-5任意一项所述的一种基于嵌入式设备的多路音视频切换输出系统，应用于主系统单元（11）中，包括：

在网络启动之前，通过预设的通信控制模块（2）建立所述主系统单元（11）及至少三个从系统单元（12）的通讯连接；

获取播放任务信息；

基于所述播放任务信息，控制所述从系统单元（12）调用相应的播放内容，通过所述视频切换模块（3）切换所述显示模块（8）的应用数量和应用次序。

7.根据权利要求6所述的一种基于嵌入式设备的多路音视频切换输出方法，其特征在于：

在网络启动之前，还对系统进行初始化，步骤如下：

为所述主系统单元（11）提供所述从系统单元（12）的硬件列表信息；

设置所述主系统单元（11）和所述从系统单元（12）的通信接口；

设置所述主系统单元（11）和所述从系统单元（12）的配置参数；

设置所述主系统单元（11）和所述从系统单元（12）的硬件外设接口和接入硬件。

8.根据权利要求6所述的一种基于嵌入式设备的多路音视频切换输出方法，其特征在于：在所述通过预设的通信控制模块（2）建立主系统单元（11）及至少三个从系统单元（12）的通讯连接的步骤之后包括：

在预设的公共库内部设置构建单元和应用单元；

所述构建单元用于构建并注册业务；

在调用业务时，所述应用单元获取所述公共库生成并发送的业务声明，调用所述构建单元所构建并注册的业务。

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