CN212572729U - 一种基于fpga实现画面分割及无缝切换的演示切换器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一并实现双向信号传输。本实用新型使用FPGA处理模块进行音视频拼接，实现HDMI无缝切换；将种基于FPGA实现画面分割及无缝切换的演示切换器，包括多个多媒体输入端口，多媒体输入端口经端口处理模块连接第一信号转换模块，第一信号转换模块连接FPGA处理模块，FPGA处理模块经第二信号转换模块、处理模块连接多媒体输出端口；FPGA处理模块连接微控制模块，微控制模块连接网络模块FPGA处理模块连接时钟处理模块，保持音视频在传输切换中建立链路不被中断；导入微控制模块，令使用者可根据环境和应用的不同对设备软件进行升级；加入网络模块，处红外遥控和按键控制外，还支持计算机远程网络控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及信号切换器技术领域，更具体地说，是涉及一种基于FPGA实现画面分割及无缝切换的演示切换器。
背景技术
画面分割器又称监控用画面分割器，通常采用图像压缩和数字化处理的方式，将几个画面按同样的比例压缩在一个屏幕上，多用于大型楼宇等地方的闭路电视监视系统中，实现全景监视。
现有的四画面分割器兼容性差，无法支撑多种视频信号，分割后的画面的分辨率和连续性都会下降，清晰度也不够理想。除此之外，现有的四画面分割器智能通过遥控和按键操作控制设备，不支持网口操作控制，无法做到计算机远程操控，控制距离受到限制，并且还无法与其他控制终端连机使用，给使用者造成极大的不便。
以上不足，有待改进。
实用新型内容
为了克服现有的技术的不足，本实用新型提供一种基于FPGA实现画面分割及无缝切换的演示切换器。
本实用新型技术方案如下所述：
一种基于FPGA实现画面分割及无缝切换的演示切换器，
包括多个多媒体输入端口，所述多媒体输入端口经端口处理模块连接第一信号转换模块，所述第一信号转换模块连接FPGA处理模块，所述FPGA处理模块经第二信号转换模块或处理模块连接多媒体输出端口；
所述FPGA处理模块连接微控制模块，所述微控制模块连接网络模块并实现双向信号传输。
上述的一种基于FPGA实现画面分割及无缝切换的演示切换器，所述FPGA处理模块连接时钟处理模块。
进一步的，所述时钟处理模块包括时钟处理芯片，所述时钟处理芯片的型号包括IDT5V49EE902。
上述的一种基于FPGA实现画面分割及无缝切换的演示切换器，所述多媒体输入端口包括HDMI IN端口、LINE IN 端口及MIX IN端口，所述第一信号转换模块包括TMDS转TTL转换模块和模数转换模块。
进一步的，所述HDMI IN端口经HDMI端口处理模块连接所述TMDS转TTL转换模块。
再进一步的，所述HDMI IN端口数量为四，所述HDMI IN端口之间彼此独立，每个所述HDMI IN端口分别经不同的所述HDMI端口处理模块、所述TMDS转TTL转换模块至所述FPGA处理模块。
进一步的，自所述HDMI IN端口进入的HDMI输入信号经所述HDMI端口处理模块、所述TMDS转TTL转换模块转化为TTL视频信号和SPDIF音频信号，并发送至所述FPGA处理模块。
再进一步的，所述HDMI端口处理模块设置有HDMI端口处理芯片，所述HDMI端口处理芯片的型号包括IT66321，所述HDMI输入信号经所述HDMI端口处理芯片发送至所述TMDS转TTL转换模块。
进一步的，所述TMDS转TTL转换模块设置有TMDS转TTL芯片，所述TMDS转TTL芯片的型号包括IT66021。
进一步的，自所述LINE IN 端口及所述MIX IN端口进入的LINE音频信号和MIX音频信号分别经不同的所述模数转换模块转化为IIS音频信号发送至所述FPGA处理模块。
进一步的，所述模数转换模块设置有模数转换芯片，所述模数转换芯片的型号包括CS5340。
上述的一种基于FPGA实现画面分割及无缝切换的演示切换器，所述第二信号转换模块包括数模转换模块和TTL转TMDS转换模块，所述处理模块包括SPDIF处理模块，所述多媒体输出端口包括AUDIO OUT端口、SPDIF OUT端口及HDMI OUT端口。
进一步的，所述数模转换模块设置有数模转换芯片，所述数模转换芯片的型号包括CS4344。
进一步的，所述TTL转TMDS转换模块设置有TTL转TMDS芯片，所述TTL转TMDS芯片的型号包括IT6615。
上述的一种基于FPGA实现画面分割及无缝切换的演示切换器，所述微控制模块包括MCU控制模块，所述MCU控制模块连接KEY BOARD组件、IR组件及USB端口，所述微控制模块与与所述USB端口实现双向信号传输。
进一步的，所述MCU控制模块包括MCU控制芯片，所述MCU控制芯片的型号包括STM32F103RCT6。
上述的一种基于FPGA实现画面分割及无缝切换的演示切换器，所述微控制模块与所述网络模块通过通用异步收发传输器URAT连接。
上述的一种基于FPGA实现画面分割及无缝切换的演示切换器，所述微控制模块通过串行通信总线IIC连接所述第二信号转换模块的TTL转TMDS转换模块。
上述的一种基于FPGA实现画面分割及无缝切换的演示切换器，包括电源模块，所述电源模块分别连接所述所述FPGA处理模块、所述微控制模块、所述第一信号转换模块、所述第二信号转换模块、所述处理模块、所述网络模块、所述时钟处理模块及所述端口处理模块。
进一步的，所述电源模块包括24V电压插座、5V电源降压电路、3.3V电源降压电路、1.2V电源降压电路、1V电源降压电路及+/-9V电源升压电路，所述24V电压插座连接外部电源。
再进一步的，所述5V电源降压电路的芯片型号包括MP1593，所述3.3V电源降压电路的芯片型号包括XC6222D331ER-G和RT8015AGQW，所述1.2V电源降压电路的芯片型号包括SY8089，所述1V电源降压电路的芯片型号包括TPS54628，所述+/-9V电源升压电路的芯片型号包括AP3012。
进一步的，所述电源模块包括5V直流电路、3.3V直流电路、1.2V直流电路、1V直流电路及述+/-9V直流电路。
上述的一种基于FPGA实现画面分割及无缝切换的演示切换器，所述FPGA处理模块包括FPGA处理芯片，所述FPGA处理芯片的型号包括FPGA LEF3-70EA，所述FPGA处理芯片对所述TTL视频数字信号、所述SPDIF音频数字信号及所述IIS音频信号进行编解码合成处理。
根据上述方案的本实用新型，其有益效果在于，
1.使用FPGA处理模块进行音视频拼接，实现将多个HDMI输入信号源多样化拼接传送到一个显示终端，适应于安防监视，一个显示终端可以同时监视多个画面，且显示的画面分辨率和清晰效果良好；
2.将FPGA处理模块连接时钟处理模块，保持音视频在传输切换中建立链路不被中断，让PCR与时间标记(PTS、DTS)同步，在切换前后使PCR连续，同时，在音视频处理中加入时间同频处理，保证音频输出与图像画面同步；
3.导入微控制模块，采用GUI及串口控制技术，令使用者可根据环境和应用的不同对设备软件进行升级，及对各连接模块及FPGA处理模块进行固件升级，同时因连接了网络模块，还可实现软件在线升级；
4.加入网络模块，在红外遥控和按键控制的基础上，还支持计算机远程网络控制，极大地方便使用者。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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1为本实用新型的原理结构框图。
具体实施方式
为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
需要说明的是，当部件被称为“设置”或“连接”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
一种基于FPGA实现画面分割及无缝切换的演示切换器，如图1所示，在本实施例中：
本实用新型设置有四个独立HDMI IN端口，外接HDMI设备，产生HDMI输入信号。HDMI IN端口经HDMI端口处理模块连接TMDS转TTL转换模块，HDMI端口处理模块设置有HDMI端口处理芯片，TMDS转TTL转换模块设置有TMDS转TTL芯片，HDMI输入信号经HDMI端口处理芯片分析处理，后发送至TMDS转TTL转换模块，经TMDS转TTL芯片处理后，转换成TTL视频数字信号和SPDIF音频数字信号。
优选的，HDMI端口处理芯片的型号包括IT66321，该芯片内置MCU寄存器和控制逻辑模块，可从两路的 HDMI输入信号择其中一路输出。此芯片支持静态HDR，兼容HDCP 2.2。
优选的，TMDS转TTL芯片的型号包括IT66021，该芯片内置MCU寄存器和控制逻辑模块，当接收到HDMI端口处理模块发出的信号后，可将TMDS信号转换为TTL信号。
本实用新型还设置有LINE IN 端口和MIX IN端口，以连接外部麦克和音频设备，以此输入LINE音频信号和MIX音频信号，LINE IN 端口和MIX IN端口分别连接不同的模数转换模块，模数转换模块设置有模数转换芯片，LINE音频信号和MIX音频信号经模数转换芯片转换成IIS音频信号。
优选的，模数转换芯片的型号包括CS5340，该芯片将LINE音频信号和MIX音频信号两者的模拟信号转换为IIS音频信号这一数字信号。
HDMI端口处理模块属于信号处理模块，模数转换模块和TMDS转TTL转换模块属于信号转换模块。
每个信号自输入端口至FPGA处理模块均有其独立的信号传输线路，即，每条信号传输线路均包括独立的输入端口、信号处理模块及信号转换模块，彼此互不干涉。如此即可实现不同的视频、音频信号输入，成为最终输出的分割画面提供视频来源。
各TMDS转TTL转换模块和各模数转换模块均与中央视频处理器，即FPGA处理模块连接，经TMDS转TTL转换模块和模数转换模块的输入信号分别转换成TTL视频数字信号、SPDIF音频数字信号及IIS音频信号，并传输至FPGA处理模块，FPGA处理模块包括FPGA处理芯片，FPGA处理芯片对TTL视频数字信号进行编解码合成处理，将四路输入的视频信号编解码合成一个视频信号。
优选的，FPGA处理芯片的型号包括FPGA LEF3-70EA。
中央视频处理器分别连接数模转换模块、SPDIF处理模块及TTL转TMDS转换模块，TTL转TMDS转换模块连接HDMI OUT端口，SPDIF处理模块连接SPDIF OUT端口，数模转换模块连接AUDIO OUT端口。HDMI OUT端口外接HDMI输出设备，SPDIF OUT端口外接数字音频设备，AUDIO OUT端口外接模拟音频设备。经FPGA处理模块处理的TTL视频数字信号经TTL转TMDS转换模块处理转换成HDMI输出信号，通过HDMI OUT端口传输至外接HDMI输出设备，将已整合的四路视频播放。经FPGA处理模块处理的SPDIF信号经SPDIF处理模块处理，通过SPDIFOUT端口传输至外接的数字音频设备，以播放整合后的数字音频内容。经FPGA处理模块处理的SPDIF信号经数模转换模块转换成模拟音频信号，通过AUDIO OUT端口传输至模拟音频设备。
优选的，数模转换模块设置有数模转换芯片，数模转换芯片的型号包括CS4344，此芯片用来实现模拟音频信号到数字音频信号的转换。
优选的，TTL转TMDS转换模块设置有TTL转TMDS芯片，TTL转TMDS芯片的型号包括IT6615，该芯片内置包含MCU寄存器和控制逻辑模块，可将TTL信号转换为TMDS信号。
中央视频处理器还连接微控制模块，即MCU控制模块，MCU控制模块连接KEY BOARD组件和IR组件，KEY BOARD组件和IR组件可通过外部操作发送控制信号至微控制模块，由此可通过红外遥控设备或按键设备控制微控制模块的运行。
MCU控制模块还与USB端口连接，USB端口可外接控制设备，如智能手机等设备，MCU控制模块通过USB端口实现与外接控制设备的双向信号传输和控制，由此引入智能控制终端，拓展本实用新型的使用范围和使用领域。
MCU控制模块还通过异步收发传输器URAT与网络模块连接，采用GUI及串口控制技术，将本实用新型连接至控制网络中，支持计算机通过远程网络控制操作本实用新型。
MCU控制模块还通过串行通信总线IIC连接TTL转TMDS转换模块。
MCU控制模块使用者可根据环境和应用的不同对设备软件进行升级，及对各连接模块及FPGA处理模块进行固件升级，同时因连接了网络模块，还可实现软件在线升级。
优选的，MCU控制模块包括MCU控制芯片，MCU控制芯片的型号包括STM32F103RCT6。
中央视频处理器还连接时钟处理模块，保证音视频在传输切换中建立链路不被中断，让PCR与时间标记(PTS、DTS)同步，在切换前后使PCR连续。同时，在音视频处理中加入时间同频处理，保证音频输出与图像画面同步。
本实用新型还包括电源模块，电源模块分别连接FPGA处理模块、微控制模块、信号转换模块、信号处理模块、网络模块及时钟处理模块，为各模块提供电能。
电源模块包括外接直流24V的电压插座，接入的24V直流电压经5V电源降压电路变换为5V直流电压，随后输出至5V直流电路；5V直流电压连接3.3V电源降压电路变换为3.3V直流电压，随后输出至3.3V直流电路；5V直流电压连接1.2V电源降压电路变换为1.2V直流电压，随后输出至1.2V直流电路；5V直流电压连接1V电源降压电路变换为1V直流电压，随后输出至1V直流电路；5V直流电压连接+/-9V电源升压电路变换为+/-9V直流电压，随后输出至+/-9V直流电路；。
优选的，5V电源降压电路的芯片型号包括MP1593。
优选的，3.3V电源降压电路的芯片型号包括XC6222D331ER-G和RT8015AGQW。
优选的，1.2V电源降压电路的芯片型号包括SY8089。
优选的，1V电源降压电路的芯片型号包括TPS54628。
优选的，+/-9V电源升压电路的芯片型号包括AP3012。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于FPGA实现画面分割及无缝切换的演示切换器，其特征在于，
包括多个多媒体输入端口，所述多媒体输入端口经端口处理模块连接第一信号转换模块，所述第一信号转换模块连接FPGA处理模块，所述FPGA处理模块经第二信号转换模块或处理模块连接多媒体输出端口；
所述FPGA处理模块连接微控制模块，所述微控制模块连接网络模块并实现双向信号传输。
2.根据权利要求1中所述的一种基于FPGA实现画面分割及无缝切换的演示切换器，其特征在于，所述FPGA处理模块连接时钟处理模块。
3.根据权利要求1中所述的一种基于FPGA实现画面分割及无缝切换的演示切换器，其特征在于，所述多媒体输入端口包括HDMIIN端口、LINE IN端口及MIX IN端口，所述第一信号转换模块包括TMDS转TTL转换模块和模数转换模块。
4.根据权利要求3中所述的一种基于FPGA实现画面分割及无缝切换的演示切换器，其特征在于，所述HDMIIN端口数量为四，所述HDMIIN端口之间彼此独立，每个所述HDMIIN端口分别经不同的HDMI端口处理模块、所述TMDS转TTL转换模块至所述FPGA处理模块。
5.根据权利要求3中所述的一种基于FPGA实现画面分割及无缝切换的演示切换器，其特征在于，自所述LINE IN端口及所述MIX IN端口进入的LINE音频信号和MIX音频信号经不同的所述模数转换模块转化为IIS音频信号发送至所述FPGA处理模块。
6.根据权利要求1中所述的一种基于FPGA实现画面分割及无缝切换的演示切换器，其特征在于，所述第二信号转换模块包括数模转换模块和TTL转TMDS转换模块，所述处理模块包括SPDIF处理模块，所述多媒体输出端口包括AUDIO OUT端口、SPDIF OUT端口及HDMI OUT端口。
7.根据权利要求1中所述的一种基于FPGA实现画面分割及无缝切换的演示切换器，其特征在于，所述微控制模块包括MCU控制模块，所述MCU控制模块连接KEY BOARD组件、IR组件及USB端口，所述微控制模块与所述USB端口实现双向信号传输。
8.根据权利要求1中所述的一种基于FPGA实现画面分割及无缝切换的演示切换器，其特征在于，包括电源模块，所述电源模块分别连接所述FPGA处理模块、所述微控制模块、所述第一信号转换模块、所述第二信号转换模块、所述处理模块、所述网络模块、时钟处理模块及端口处理模块。
9.根据权利要求1中所述的一种基于FPGA实现画面分割及无缝切换的演示切换器，其特征在于，所述FPGA处理模块包括FPGA处理芯片，所述FPGA处理芯片的型号包括FPGALEF3-70E。
10.根据权利要求1中所述的一种基于FPGA实现画面分割及无缝切换的演示切换器，其特征在于，所述微控制模块与所述网络模块通过通用异步收发传输器URAT连接。
Priority Applications (1)
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