CN211019027U - 基于USB Type-C接口的DVR系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于USB Type‑C接口的DVR系统及方法，涉及监控技术领域。所述DVR系统,包括通过USB TYPE‑C电缆线直连的DVR终端和显示器终端；DVR终端外部集成USB TYPE‑C接口，内部设置PD管理单元和USB/DP切换开关，板级电路提供AC转DC电源能够向接口提供电源输出；显示器终端外部集成USB TYPE‑C接口，内部设置PD管理单元和USB/DP切换开关；DVR终端通过USB总线或DP总线将图像数据信号输出到显示器终端进行显示，同时从DVR终端取电以对显示器终端进行电源供给。本实用新型简化了DVR系统的接口,提高用户使用的便捷性。

Description

基于USB Type-C接口的DVR系统

技术领域

本实用新型涉及监控技术领域。

背景技术

近年来社会上对各场景下的监控需求日益增多，对安防产品及系统提出更多的机遇和挑战，而DVR(Digital Video Recorder，数字视频录像机)产品是监控系统中的重用组成部分，众多厂商都已实现了各自的DVR产品。

目前的DVR产品基本都以HDMI(High Definition Multimedia Interface，高清晰度多媒体接口)接口输入视频信号为主。作为举例，比如现有技术中常规的DVR应用场景参见图1所示：DVR系统中各设备基于HDMI接口进行连接，具体的，DVR终端和显示器终端直接使用HDMI电缆相连，然后DVR终端和显示器终端分别需要一根电源线接入220V以获取电源(power)供给，DVR终端还与摄像机(camera)连接以获取图像数据；与此同时，鼠键通过常用的USB TYPE-A接口接入DVR系统以实现人机交互。

上述现有技术中的DVR系统存在如下缺点：一方面，厂商在应用该接口技术时必须向HDMI授权管理中心按件缴纳专利授权费用，增加了额外成本，对产品的成本控制不利，不利于DRV产品的普及。另一方面，HDMI接口为单一的视频信号接口，与显示设备仅有多媒体数据的交互，交互内容单一，难以整合更多的交互控制类信号，无法对控制流进行扩展支持。再则，HDMI电缆不具备电源传输的能力，比如在一个典型的应用场景下，必需有两路220V的电源输入(一路给显示器，另一路给DVR设备)，由于220V电源线路的冗余导致使用场景不够简洁；同时，由于与DVR系统的人机交互往往需要鼠键的接入，导致整个应用场景的连线繁琐，降低了用户体验。

基于上述现有技术，如何简化DVR系统的设备接口，提高用户使用DVR设备的便携性是亟待解决的技术问题。

发明内容

本实用新型的目的在于：克服现有技术的不足，提供了一种基于USB Type-C接口的DVR系统。本实用新型使用USB TYPE-C接口线直连DVR终端和显示器终端，显示器终端可通过USB TYPE-C接口复用的DP(Display Port显示端口)总线或USB总线接收DVR的音视频数据，同时DVR终端通过USB VBUS(总线电源)向显示器终端供电，简化了DVR系统的设备接口，提高用户使用的便捷性。

为实现上述目标，本实用新型提供了如下技术方案：

一种基于USB Type-C接口的DVR系统，包括DVR终端和显示器终端；所述DVR终端连接电网电源和摄像机；

所述DVR终端和显示器终端通过USB TYPE-C电缆线直连支持视频传输、数据传输和电源传输；

所述DVR终端外部集成USB TYPE-C接口，DVR终端内部设置有PD管理单元和USB/DP切换开关，板级电路提供AC转DC电源能够向接口提供电源输出，所述USB/DP切换开关用于将USB总线或DP总线切换到传输通路上；

所述显示器终端外部集成USB TYPE-C接口，显示器终端内部设置有PD管理单元和USB/DP切换开关，所述USB/DP切换开关用于将来自USB Type-C接口的输入信号分配至对应的USB控制器或DP接收单元；

DVR终端通过USB总线或DP总线将图像数据信号输出到显示器终端进行显示，同时通过USB TYPE-C接口的CC线协商USB电源的功率和方向，从DVR终端取电以对显示器终端进行电源供给。

进一步，所述显示器终端集成有触摸屏，通过触摸屏采集操作信号，并将操作信号通过USB总线输入到DVR终端进行人机交互。

进一步，所述USB总线包括USB 3.2超速通路和USB 2.0通路；

在DVR终端通过USB/DP切换开关将USB超速总线或DP总线切换到高速通路上；在显示器端，通过USB/DP切换开关把来自Type-C接口的4条高速通路的图像数据作为输入信号分配到对应的USB控制器或DP接收单元；

前述触摸屏的操作信号通过USB 3.2超速通路或USB 2.0通路传输。

进一步，所述DVR终端和显示器终端的USB TYPE-C接口的CC线均通过CC逻辑单元连接PD管理单元，所述PD管理单元能够协调DVR终端和显示器终端进行电源供给时的最大电流和电压参数。

进一步，所述DVR终端内部设置有图形处理器、编码器模块、USB控制器和DP输出单元，图形处理器中的图像由编码器压缩处理后经USB控制器传输到USB总线上，通过USB总线输出到显示器终端；或者，图形处理器中的图像直接由DP输出单元传输到USB总线上，通过USB总线输出到显示器终端。

本实用新型由于采用以上技术方案，与现有技术相比，作为举例，具有以下的优点和积极效果：使用USB TYPE-C接口线直连DVR终端和显示器终端，显示器终端可通过USBTYPE-C接口复用的DP(Display Port显示端口)总线或USB总线接收DVR的音视频数据，同时DVR终端通过USB VBUS(总线电源)向显示器终端供电，简化了DVR系统的设备接口，提高用户使用的便捷性。进一步，对应显示器终端扩展触摸屏，并通过USB总线输入到DVR终端，使得DVR终端中则无需接入鼠键，用户可以直接通过触摸屏与DVR终端进行人机交互。

附图说明

图1为现有技术中的基于HDMI接口的DVR系统的硬件连接图。

图2为现有技术中的基于USB Type-C接口的DVR系统的硬件连接图。

图3为本实用新型实施例提供的DVR终端与显示器终端之间的硬件连线原理图。

图4为本实用新型实施例提供的DVR终端的系统内部框图。

图5为本实用新型实施例提供的DVR系统工作流程图。

图6为本实用新型实施例提供的DP接口切换图。

图7为本实用新型实施例提供的USB接口功能与端点分配图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型公开的基于USB Type-C接口的DVR系统作进一步详细说明。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

需说明的是，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定实用新型可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应落在实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。本实用新型的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所述的或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本实用新型的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

实施例

参见图2所示，公开了一种基于USB Type-C接口的DVR系统。所述DVR系统包括DVR(Digital Video Recorder，数字视频录像机)终端和显示器终端。

所述DVR终端，也可称硬盘录像机，其采用数字记录技术，具有图像处理、图像储存、检索、备份、以及网络传递、远程控制等功能，其能够对图像/语音和动态帧等进行长时间录像、录音、远程监视和控制。

所述DVR终端和显示器终端通过USB TYPE-C电缆线(Cable)直连支持视频(Video)传输，数据传输比如控制指令(Control)传输，以及电源(Power)传输。

所述USB Type-C，也可以简称Type-C，是一种通用串行总线(USB)的硬件接口规范。其相比于传统的USB Type-A具有更加纤薄的设计、更快的传输速度(最高20Gbps)以及更强悍的电力传输(最高100W)，且支持USB接口双面插入。同时，USB Type-C支持双向供电——既可给设备自身充电，也可给外接设备供电；另一方面，其扩展能力强，不仅可以传输USB协议，还能复用到其他协议，比如：Display Port(DP)，Thunderbolt，Mobile high-definition link(MHL)，Peripheral Component Interconnect express(PCIe)等。

USB Type-C接口通过PD(Power Delivery)模块可向外设提供高达100W电源供给，并且支持配置复用模式(Alternate mode)，使得其它一些接口协议通过USB Type-C电缆与USB协议同时传输成为可能。DP(Display Port显示端口)接口即为该模式下支持的总线之一。DP接口与HDMI接口相似，且DP接口免授权费用，目前DP2.0速率可以达到80Gbps，能够满足DVR系统的视频传输要求。

同时，本实施例中，所述DVR终端还通过一根电源线接入220V(伏)的电网电源(220V power)以获取电源(power)供给，以及通过数据传输线与摄像机(camera)连接以获取图像数据。需要说明的是，上述电网电源的电压值仅作为典型方式的举例，比如根据不同电网区域，电网电压值也可以是110V。

参见图3所示，所述DVR终端外部集成USB TYPE-C接口，DVR终端内部设置有PD(Power Delivery)管理单元和USB/DP(Display Port，显示端口)切换开关，板级电路提供AC(Alternating Current，交流)转DC(Direct Current，直流)电源能够向接口提供电源输出。所述USB/DP切换开关用于将USB总线或DP总线切换到传输通路上。即，通过USB/DP切换开关在USB总线和DP总线之间选择一种作为当前工作的传输通路。所述PD管理单元可以通过CC线(CC Line)协商USB电源的功率和方向。所述板级电路提供AC转DC电源，可向接口提供最高100W的电源输出，可以胜任中小尺寸的显示器电源供给。

所述显示器终端外部集成USB TYPE-C接口，显示器终端内部设置有PD(PowerDelivery)管理单元和USB/DP切换开关，所述USB/DP切换开关用于将来自USB Type-C接口的输入信号分配至对应的USB控制器或DP接收单元。

DVR终端通过USB总线或DP总线将图像数据信号输出到显示器终端进行显示，同时通过USB TYPE-C接口的CC(Configuration Channel，配置通道)线协商USB电源的功率和方向，从DVR终端取电以对显示器终端进行电源供给。

本实施例中，所述显示器终端还可以集成有触摸屏，通过触摸屏采集操作信号，并将操作信号通过USB总线输入到DVR终端进行人机交互。

继续参见图3所示，所述USB总线包括USB3.2超速总线和USB2.0高速总线。

在DVR终端通过USB/DP切换开关将USB超速总线或DP总线切换到高速通路上；在显示器端，通过USB/DP切换开关把来自USB Type-C接口的4条高速通路的图像数据作为输入信号分配到对应的USB控制器或DP接收单元。而前述触摸屏的操作信号通过USB 3.2通路或者USB 2.0通路传输。

前述DVR终端中，其上的USB/DP切换开关可以将USB超速总线(Super Speed总线，简称SS总线)或DP总线切换到高速通路上。在显示器终端中，其上的USB/DP切换开关可以将来自USB Type-C接口的4条高速通路作为输入，并根据实际使用情况将配信号分配到USB控制器或者DP接收单元(DP Sink)。

本实施例通过使用USB TYPE-C接口线直连DVR设备和显示器，通过USB TYPE-C接口复用的DP总线或USB总线接收DVR的音视频数据，同时还通过DVR设备的USB TYPE-C接口的VBUS(电源总线)向显示器供电。在显示器扩展有触摸屏的情况下，还可以通过USB总线将触摸操作信息输入到DVR设备，如此，DVR设备中无需另外接入鼠键，用户可以直接通过显示器触摸屏与DVR进行人机交互。上述技术方案简化DVR系统的输出输入设备接口，显著简化DVR设备接口，提高用户使用的便捷性。

优选的，所述DVR终端和显示器终端的USB TYPE-C接口的CC线均通过CC逻辑单元连接PD管理单元，所述PD管理单元能够协调DVR终端和显示器终端进行电源供给时的最大电流和电压参数。

参见图4所示，本实施例中，所述DVR终端的外部集成USB Type-C接口，内部设置有图形处理器(GPU)、编码器(Encoder)模块、USB控制器(USB PHY)和DP输出单元(DP Source，也可称DP输出接口)。所述DP输出单元用于输出图像信号。

图形处理器中(GPU)的图像数据由编码器(Encoder)模块压缩处理后经USB控制器传输到USB总线上，通过USB总线输出到显示器终端。或者，图形处理器(GPU)中的图像数据直接由DP输出单元(DP Source)传输到USB总线上，通过USB总线输出到显示器终端。

所述显示器终端的也外部集成USB TYPE-C接口，显示器终端的内部设置有PD(Power Delivery)管理单元和USB/DP切换开关，所述USB/DP切换开关用于将来自USBType-C接口的输入信号分配至对应的USB控制器或DP接收单元。接收进来的图像数据信号，送给解码器解码，再做相应缩放处理后送后端驱动面板上显示。

DVR终端与显示器终端进行图像数据传输显示的同时，通过USB TYPE-C接口的CC线(CC line)协商USB电源的功率和方向，从DVR终端取电以对显示器终端进行电源供给。

具体实施时，可以包括如下步骤：

首先，通过DVR终端上的USB接口中的CC线(CC line)检测连接是否有效。

然后，在连接有效时，USB接口向VBUS提供默认的电源输出。

随后，显示器终端的PD管理单元判定前述默认的电源输出是否符合显示器需求的电源。判定不符合时，该PD管理单元通过CC线与DVR终端进行电源协商，协商完成后，通过DVR终端向USB VBUS提供符合显示器需求的电源。作为举例而非限制，比如默认5V/500mA的电源输出，该电源输出无法满足显示器需求，导致显示器处于供电不足状态，USB总线无法完成枚举事务。此时，显示器终端的PD管理单元可以通过CC线向DVR终端做电源协商，协商完成后，DVR终端向VBUS(电源总线)提供符合显示器需求的电源。

此后，继续通过CC线协商复用模式来决定是否使用DP通道进行图像数据通信。具体的，比如可以通过CC线发送厂商自定义消息(VDM:vendor-defined messages)协商复用模式。

当所述显示器终端支持DP通道时，DVR终端与显示器终端通过各自的USB/DP切换开关将USB接口中的TX1/RX1和TX2/RX2四路差分信号从USB控制器切换到DP单元上作为DP通信的4路通路进行图像数据通信。当所述显示器终端不支持DP通道时，将USB接口中的TX1/RX1和TX2/RX2四路差分信号作为USB超速模式传输通道，USB控制器工作在超速模式，图形处理器的图像数据通过USB通道发送到显示器。

显示器端若集成触摸屏，触摸信息可以通过USB3.2通路或者USB2.0通路反馈到DVR系统，完成人机交互。具体实施时，可以根据前述是否启用Type-C接口复用DP总线的方案来选择，如果前述方案启用Type-C接口复用DP总线，则使用USB2.0通路；否则使用USB3.2通路。

本实用新型的另一实施例，还提供前述DVR系统的投屏方法，包括如下步骤：

步骤100，通过USB TYPE-C电缆线连接DVR终端与显示器终端。

步骤200，DVR终端上的USB接口中的CC线检测前述连接有效时，通过USB接口向VBUS提供默认的电源输出。

步骤300，显示器终端的PD管理单元判断前述默认的电源输出是否符合显示器需求的电源。

判定不符合时，执行步310：该PD管理单元通过CC线与DVR终端进行电源协商，协商完成后通过DVR终端向VBUS提供符合显示器需求的电源，执行步骤400。

判定符合时，直接执行后续步骤400。

步骤400，判断显示器终端是否支持DP通道。

判定支持DP通道时，执行步骤410：DVR终端与显示器终端通过各自的USB/DP切换开关将USB接口中的TX1/RX1和TX2/RX2四路差分信号从USB控制器切换到DP单元(DVR终端的DP输出单元，显示器终端的DP接收单元)上作为DP通信的4路通路，图形处理器的图像数据通过DP通道发送到显示器终端。

判定不支持DP通道时，执行步骤420：将USB接口中的TX1/RX1和TX2/RX2四路差分信号作为USB超速模式传输通道，USB控制器工作在超速模式，图形处理器的图像数据通过USB通道发送到显示器终端。

本实施例中，所述显示器终端还可以集成有触摸屏，通过触摸屏采集操作信号；触摸设备通过USB3.2的SSTX/SSRX差分信号或者USB2.0的D+/D-差分信号进行USB枚举工作，以将触摸屏的操作信号输入到DVR系统。

参见图5所示，示例了DVR系统的典型工作方式的流程图。

当显示器终端通过USB Type-C电缆接入DVR终端时，DVR终端的USB Type-C接口中CC线首先检测到有效的连接(Detect valid Connection)，USB接口向VBUS提供5V/500mA的电源输出(Provide5V/500mA)。由于前述电源输出不符合显示器需求的电源，显示器处于供电不足状态，USB总线无法完成枚举事务。所以，此刻显示器的PD管理单元通过CC Line向DVR设备做电源协商(Power method negotiating)，协商完成后DVR系统向VBUS总线符合显示器需求的电源(Provide negotiated power)。然后，继续通过CC线发送厂商自定义消息协商复用模式(configure alternate mode)，决定是否使用DP通道进行多媒体数据通信。通常情况下，显示器是支持DP通道的，所以双方通过各自的USB/DP切换开关(即总线切换开关)将Type-C接口中的TX1/RX1、TX2/RX2四路差分信号从USB控制器切换到DP单元(DVR终端的DP输出单元，显示器终端的DP接收单元)上，作为DP通道通信的4-Lane(通路)，参见图6所示。最后，D+/D-差分信号可以继续进行USB2.0的枚举工作(USB enumeration)，可用于输入设备触摸屏的扩展，可以代替从DVR系统中的USB Type-A接口接入的USB鼠键输入设备。

另一实施方式中，也可以不使用DP接口。

具体的，在显示器终端不支持DP通道时，将USB接口中的TX1/RX1、TX2/RX2四路差分信号作为USB超速(SS)模式传输通道。继续参见图6所示，此时USB控制器工作在超速模式。图形处理器(GPU)的图像数据可以通过USB协议设置的自定义接口发送到显示器终端。

优选的，配置的USB接口功能与端点分配参见图7所示。基于USB总线协议设置了一个组合设备(Composite Device)，该设备中的配置1可以包含三个功能接口：Video(视频)接口、Audio(音频)接口和HID(人机交互)接口，分别用于图像，声音和触摸信息的传输。

所述视频接口和音频接口可以为厂商自定义类接口，对实时性要求较高，选用同步模式的端点(End Point)，触摸信息的数据量小但要求实时响应，需要给HID接口选用中断模式的端点。

另外，设置第0号端点作为USB总线中缺省的传输通道，工作在控制传输模式，用于设备枚举。

其它技术特征参见在前实施例的描述，在此不再赘述。

需要说明的是，本实用新型中，系统或终端还可以包括通常在计算系统中找到的其它组件，诸如存储在存储器中并由处理器执行的操作系统、队列管理器、设备驱动程序、数据库驱动程序或一个或多个网络协议等，属于现有技术，在此不再赘述。

在上面的描述中，本实用新型的公开内容并不旨在将其自身限于这些方面。而是，在本公开内容的目标保护范围内，各组件可以以任意数目选择性地且操作性地进行合并。另外，像“包括”、“囊括”以及“具有”的术语应当默认被解释为包括性的或开放性的，而不是排他性的或封闭性，除非其被明确限定为相反的含义。所有技术、科技或其他方面的术语都符合本领域技术人员所理解的含义，除非其被限定为相反的含义。在词典里找到的公共术语应当在相关技术文档的背景下不被太理想化或太不实际地解释，除非本公开内容明确将其限定成那样。本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于USB Type-C接口的DVR系统，包括DVR终端和显示器终端，所述DVR终端连接电网电源和摄像机，其特征在于：

所述DVR终端和显示器终端通过USB TYPE-C电缆线直连支持视频传输、数据传输和电源传输；

所述DVR终端外部集成USB TYPE-C接口，DVR终端内部设置有PD管理单元和USB/DP切换开关，板级电路提供AC转DC电源能够向接口提供电源输出，所述USB/DP切换开关用于将USB总线或DP总线切换到传输通路上；

所述显示器终端外部集成USB TYPE-C接口，显示器终端内部设置有PD管理单元和USB/DP切换开关，所述USB/DP切换开关用于将来自USB Type-C接口的输入信号分配至对应的USB控制器或DP接收单元；DVR终端通过USB总线或DP总线将图像数据信号输出到显示器终端进行显示，同时通过USB TYPE-C接口的CC线协商USB电源的功率和方向，从DVR终端取电以对显示器终端进行电源供给。

2.根据权利要求1所述的DVR系统，其特征在于：所述显示器终端集成有触摸屏，通过触摸屏采集操作信号，并将操作信号通过USB总线输入到DVR终端进行人机交互。

3.根据权利要求2所述的DVR系统，其特征在于：所述USB总线包括USB3.2超速通路和USB 2.0通路；

在DVR终端通过USB/DP切换开关将USB超速总线或DP总线切换到高速通路上；在显示器端，通过USB/DP切换开关把来自Type-C接口的4条高速通路的图像数据作为输入信号分配到对应的USB控制器或DP接收单元；

前述触摸屏的操作信号通过USB3.2超速通路或USB 2.0通路传输。

4.根据权利要求1或2所述的DVR系统，其特征在于：所述DVR终端和显示器终端的USBTYPE-C接口的CC线均通过CC逻辑单元连接PD管理单元，所述PD管理单元能够协调DVR终端和显示器终端进行电源供给时的最大电流和电压参数。

5.根据权利要求1所述的DVR系统，其特征在于：所述DVR终端内部设置有图形处理器、编码器模块、USB控制器和DP输出单元，图形处理器中的图像由编码器模块压缩处理后经USB控制器传输到USB总线上，通过USB总线输出到显示器终端；或者，图形处理器中的图像直接由DP输出单元传输到USB总线上，通过USB总线输出到显示器终端。

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