CN202103864U

CN202103864U - 无线多点ddc edid信息共享装置

Info

Publication number: CN202103864U
Application number: CN2011201988621U
Authority: CN
Inventors: 赵静; 郝学元
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date: 2011-06-14
Filing date: 2011-06-14
Publication date: 2012-01-04
Anticipated expiration: 2021-06-14

Abstract

本实用新型涉及一种无线多点DDC EDID信息共享装置，属于视频监控技术领域。该装置包括视频接收端和视频发送端，所述的视频接收端包括显示屏、KVM切换器和DDC主设备，显示屏和KVM切换器相连，DDC主设备安装在KVM切换器上，所述的视频发送端包括主机和安装在主机上的DDC从设备，KVM切换器和n个视频发送端相连，形成多点接入，操作简便。多点接入时采用二进制随机回退算法解决了因信道冲突造成的协议内容缺失。

Description

无线多点DDC EDID信息共享装置

技术领域

本实用新型涉及一种无线多点DDC EDID信息共享装置，属于视频监控技术领域。

背景技术

EDID （Extended Display Identification Data，外部显示设备标识数据）由VESA （Video Electronics Standards Association，视频电子标准协会）规范，它包含显示设备的基本参数，如制造厂商、产品名称、最大行场频率、可支持的分辨率、RGB颜色值等，这些信息存储在显示设备专用的EEPROM中。

DDC（Display Data Channel，显示数据通道）是主机与显示设备的通讯方式。基于终端用户即插即用功能的需求，VESA 组织定义了DDC 标准，此标准是基于I2C 标准对DDC 通道进行操作的协议。主设备可以为PC或其他主机，从设备是显示器。由主机控制器发起控制请求，显示设备进行应答的方式完成数据传送；主控制器必须正确读取到显示器EDID信息时才能正确输出视频图像。DDC信息在主从设备间的传送遵守固有的通讯格式。主机先读取视频设备的版本信息，再根据版本信息读取剩余的数据。

KVM（键盘视频鼠标）延长设备在视频设备共享场合的应用越来越多，共享的视频设备须将本身的各种属性及时传递给KVM设备发送端。视频DDC EDID信息是对视频设备的属性及总线传输方式的规范描述，在很多远程KVM设备上需要将此信息共享，使视频主控设备得以输出正确的颜色信息和行场信息，否则共享的视频设备无法显示较高分辨率的图像。

现有的KVM设备在一些远程视频延长传输的场合或多台主机共享一台显示器的场合（譬如KVM），EDID信息的交互往往受到限制，多主机控制器并不能有效获得当前显示器的参数，从而造成视频输出的行场频率不正常，尤其对于较高分辨率的视频信息及大屏幕的视频显示无法处理。很多现有的KVM设备上不支持DDC调整。

实用新型内容

为解决KVM设备中各种分辨率图像在显示屏上的实时正常显示，设计了一种以FPGA和nRF905构成的无线DDC主从端子组网的方法，实现EDID信息无线多点共享。包含各主从端子间的无线数据传输协议、多点接入时的冲突解决。

本实用新型为解决其技术问题采用如下技术方案：

一种无线多点DDC EDID信息共享装置，包括视频接收端和视频发送端，所述的视频接收端包括显示屏、KVM切换器和DDC主设备，显示屏和KVM切换器相连，DDC主设备安装在KVM切换器上，KVM切换器和n个视频发送端相连，n为自然数，所述的视频发送端包括主机和安装在主机上的DDC从设备。

本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型设计了一种以FPGA和nRF905构成的无线DDC主从端子组网的方法，保护了原有KVM设备的投资，无需更换结构与布局，也适合显示器由于各种原因，EDID信息被破坏的场合；FPGA器件集成度高保密性好。

2、主从端子间由4字节的目的地址、4 字节源节点地址、1 字节设备ID、128 字节帧体和1字节帧校验组成的共139字节的无线数据传输协议，完整准确的传递信息。

3、在显示器端的KVM切换器上安装DDC 主设备，发出视频信号的多个主机端安装DDC从设备，形成多点接入，操作简便。

4、多点接入时采用二进制随机回退算法解决了因信道冲突造成的协议内容缺失。

附图说明

图1 无线多点DDC EDID信息共享装置示意图。

图2 FPGA和nRF905的硬件连接图。

图3 冲突模型。

具体实施方式

下面结合附图对本发明创造做进一步详细说明。

根据DDC EDID信息的传输原理，设计一种无线DDC EDID信息共享装置。视频EDID信息通过无线DDC 主设备和DDC 从设备进行通信，使收发端通过无线模块来交互EDID信息，在视频信息的收发端各安装一个DDC端子，如图1所示。视频接收端包括显示屏、KVM切换器和DDC主设备；显示屏和KVM切换器相连，DDC主设备安装在KVM切换器上；KVM切换器和各视频发送端相连；视频发送端包括发送视频信号的发送端主机和安装在主机上的DDC从设备。DDC 从设备负责代理显示屏的EDID信息，在未接入显示设备时提供可用的DDC信息保证主机方可以随时提供正确的视频信息。采用这种方法一方面保护了原有KVM设备的投资，无需更换结构与布局，如图中虚线所示；另一方面，也适合显示器由于各种原因，EDID信息被破坏的场合。

图2为DDC设备内部的主要电路连接，FPGA与nRF905通过各信号线相连，同时FPGA也与KVM切换器或视频信号发送端的主机相连；与KVM切换器相连时，FPGA通过两根信号线（图2中FPGA的11、12脚）与KVM切换器中的两根DDC通道线相连，与视频信号发送端的主机相连时，两根信号线与主机中的两根DDC通道线相连。各设备的nRF905实现无线收发，组成无线通讯网络。

DDC端子的硬件设计以无线收发器结合FPGA为核心单元。

底层无线收发器采用nRF905芯片。nRF905是一个为433/868/915MHz频段设计的单片无线收发芯片, nRF905 通过SPI（serial peripheral inter face,串行外设接口）与内嵌微控制器的FPGA通信, 它可自动处理字头和CRC（循环冗余码校验）。发送数据时, 将配置寄存器信息、所要发送的数据和接收地址送给nRF905, 可独立完成数据打包和发送。接收数据时, nRF905 自动检测载波并进行地址匹配, 接收到正确数据后自动移去字头、地址和CRC 校验码, 再通过SPI 将数据传送到FPGA。

FPGA选用A3P250，使用Verilog编程时，内嵌51内核的处理器和SPI控制器代码，在完成与主机信息交互的同时，结合其它逻辑信号完成和nRF905的数据通信及数据包处理。FPGA和nRF905 的硬件连接如图2，通过FPGA对nRF905 PWR_UP、TRX_CE、TX_EN引脚的设置，可以使无线收发器处于低功耗或空闲、或接收、或发送的工作模式。FPGA将接收到的数据存储在片内存储区，主机发出请求命令时按串行时序提供给视频端口。

由nRF905进行无线数据传输时，设计如表1格式的链路传输数据包。

表1：链路传输数据包格式

目的地址

源地址

设备ID

包类型

数据

CRC

目的地址（4字节）：该字节是数据所要发送的节点地址,全1为广播地址。

源节点地址( 4 字节) : 该字段是发送节点的地址。接收端通过识别该字段来判断是谁发来的数据。

设备ID( 1 字节) : 用于标识DDC 从设备的设备号。

包类型（1字节）：当帧类型为FF时，为命令包，为0时，为数据包。

帧体( 128 字节) : 该字段信息为有效数据，此长度为EDIDv1.3的信息长度。

帧校验( 1 字节) : 发送节点利用CRC循环冗余码。

由于EDID信息为共享方式，为了提高有效数据的传输效率，链路建立阶段数据包的发送设计为广播方式，数据下行时（DDC 主设备到DDC 从设备）目的地址置为全1，以此表示广播地址。发送完毕后，DDC 主设备轮询DDC 从设备的接收状态。

当DDC从设备上行至DDC主设备时，DDC从设备携带自己的ID发送广播数据包，DDC主设备收到目的地址为全1的数据包后，携带设备ID发送一个确认包，并且给DDC从设备发送一个逻辑地址。此地址由计时器维护，若长时间没有应答，DDC主设备从自己的地址池中老化掉。

通常DDC从设备接入时，采用设备主动发起连接的方式，其基本思想为，当新的DDC从设备接入时，DDC 从设备发送其带自身ID号的数据包，DDC主设备收到数据包后，更新原有地址表，同时给DDC 从设备分配一个逻辑地址，这样即建立了一个DDC主设备和DDC 从设备连接。但这种接入方式在同时有多点DDC 从设备和DDC主设备无线通信时，必定会引发信道冲突和碰撞,如图3，为此，设计一种二进制随机回退算法来解决冲突和碰撞的问题。

当多个DDC从设备发送数据时，DDC主设备监测到信号有冲突，DDC主设备发送命令包让DDC 从设备停止发送，DDC 从设备收到包后，在0-15秒内产生一个随机数，等待随机一段时间后再重新发送，若再冲突，所有冲突的设备自动在0-31内产生一个随机数，在等待这个随机基数结束后，再尝试发送，回退的时间按照二进制倍数递增，直到没有冲突为止。采用这种方法DDC 主设备最终可以获取所有DDC从设备的在线状态，并更新原有地址池。一旦建立连接后，DDC从设备不再主动和主设备通信，而采用DDC 主设备轮询DDC 从设备的方式，查询DDC从设备的状态，以减少冲突。

当DDC 主设备未监测到冲突时，自动更新地址池，保留当前设备信息，DDC主设备每分钟轮询一遍DDC 从设备，当DDC 从设备收到查询本地的数据包后，发送应答信号，若主控设备在超时后，还没有收到应答信号，会对此设备连续查询三次，若仍没有应答，自动从设备地址池中删除此节点，实现地址老化。

使用这一方法时，在一台视频设备上安装DDC 主设备，四台主机端安装DDC 从设备，四个DDC 从设备的接入时机分别设定为：同时启动接入、依次启动接入、不定时启动接入。各主机端用专用工具读取DDC 从设备获取的EDID信息，在设定的三种接入时机下，每台主机在不同接入时机下得到的数据均相同，每种接入时机四台主机得到的数据也相同。表明各台主机均实现了信息共享，且没有发生冲突，共享数据完整可靠。在高达2048×2048分辨率的大屏显示器上均能正常实时显示。

Claims

1.一种无线多点DDC EDID信息共享装置，其特征在于包括视频接收端和视频发送端，所述的视频接收端包括显示屏、KVM切换器和DDC主设备，显示屏和KVM切换器相连，DDC主设备安装在KVM切换器上，KVM切换器和n个视频发送端相连，n为自然数，所述的视频发送端包括主机和安装在主机上的DDC从设备。