CN215581438U - 一种多点分配的vbyone信号传输矩阵装置 - Google Patents

Abstract

一种多点分配的VBYONE信号传输矩阵装置，涉电子工程视频图像处理系统及装置技术领域，解决现有信号传输矩阵装置设计不合理的技术问题，技术方案包括：背板，图像输入采集卡、矩阵卡和图像输出处理卡，图像输入采集卡上设有视频采集模块和VBYONE信号发送模块，矩阵卡上设有信号分配矩阵模块和同步信号处理模块，图像输出处理卡上设有VBYONE信号接收模块和视频输出模块。本实用新型的有益效果在于：通过信号分配矩阵模块将VBYONE信号发送模块输出的一路VBYONE主信号进行切换或复制输出至少一路VBYONE从信号给图像输出处理卡，实现了VBYONE信号一点对多点的传输和分配，适用于大尺寸LED显示屏的视频图像拼接播放的需求，提高了使用本实用新型设计的视频处理器产品的实用价值。

Description

一种多点分配的VBYONE信号传输矩阵装置

技术领域

本实用新型涉及电子工程视频图像处理系统及装置，更具体的涉及一种一路VBYONE信号经过矩阵式交互处理后能够进行多路输出，实现一点对多点分配的VBYONE信号传输矩阵装置。

背景技术

VBYONE是专门面向图像传输开发出的数字接口标准，由日本的THINE公司研发。由1到8组讯号配对组合每组讯号的最大传输速度为3.75Gbps，当前主要应用于TV及显示器中替代原LVDS技术，其优势为能传输比LVDS更高的影像讯号4Kx2K@240Hz，为一种高速的点对点传输。在视频拼接处理系统中使用到这一传输技术，并加以改进应用的矩阵多路分配传输装置拥有多种优势。随着大尺寸LED显示屏的广泛应用，现有视频图像处理系统往往需要进行多机级联，通过将视频信号进行矩阵式分配来适应尺寸过大的LED显示屏的图像拼接播放需求。然而，现有图像处理系统中应用的VBYONE信号传输技术只能实现点对点的单一路径的传输，直接对VBYONE信号进行分路处理是不可行的，无法适应多机级联的一点对多点的矩阵式数据同步交互或广播传输，实际播放过程中极易在视频信号的切换过程中出现黑屏、屏幕自检等异常，导致现有设计无法适应大尺寸LED显示屏的高清视频图像的播放需求。

同时，4K影像讯号在图像处理系统中传输对硬件的要求比较高，目前较常用的是ITE的HDMI2.0/DP1.2接收芯片转化为并行的TTL传输，可应用于多机级联方案中进行视频信号的矩阵式分配传输，适用于大尺寸LED显示屏的高清视频图像播放。但是，TTL传输方式的缺点是传输距离短，EMC严重且传输过程中损耗大，不适合应用于模块化装配的板与板之间的视频信号传输。而且，TTL传输方式在信号分配上会占用大量的器件管脚资源，严重限制了图像处理系统的其他功能的实现，造成图像处理系统功能的失衡，适用范围较窄。

另外，还有一种较常用的视频信号传输是通过FPGA转为高速的串行SERDES信号进行传输，这种方案克服了TTL传输方式中存在的上述缺点，可以应用在模块化装配的板间进行4K影像讯号的传输，而且，SERDES信号也可以很方便的进行信号矩阵分配，目前市面上使用比较广泛。但是，从市场情况来看 ，FPGA目前主要厂家有赛灵思、altera和lattice， 而SERDES是FPGA上的一种宝贵资源，所以使用FPGA传输4K的视频信号方案存在着成本过高的不可克服的缺陷。

因此，需要对现有大尺寸LED屏所使用的图像处理系统中的信号传输矩阵装置进行改进以克服上述缺陷。

实用新型内容

综上所述，本实用新型的目的在于解决现有图像处理系统中信号传输矩阵装置设计不合理，不能实现VBYONE信号的一点对多点的矩阵式交互及广播传输，且成本过高，功能受限，不适于板间信号传输及大尺寸LED显示屏的视频图像播放需求的技术问题，而提供一种成本相对较低，可以实现VBYONE信号的板间多点分配传输，能够适用于大尺寸LED显示屏的VBYONE信号传输矩阵装置。

为解决本实用新型所提出的技术不足，采用的技术方案为：

一种多点分配的VBYONE信号传输矩阵装置，包括有：

背板，用于所述装置的各功能卡间进行物理连接及高速数据通讯连接，其特征在于，所述的功能卡包括有：

至少一个的图像输入采集卡，通过第一高速连接器组件装配在所述的背板上，其上设有：视频采集模块，用于接收上位机发送的多路不同类型和格式的视频信号；

VBYONE信号发送模块，与所述的视频采集模块连接，用于将采集的视频信号编码后经所述第一高速连接器组件输出一路VBYONE主信号。

矩阵卡，通过第二高速连接器组件装配在背板上，并通过第一高速连接器组件与所述的图像输入采集卡连接，其上设有：

信号分配矩阵模块，与所述的VBYONE信号发送模块连接以接收所述的VBYONE主信号，通过矩阵切换将接收到的一路所述VBYONE主信号切换或复制后经所述的第二高速连接器组件输出至少一路的VBYONE从信号；

同步信号处理模块，与所述的信号分配矩阵模块模拟握手连接处理使所述的VBYONE主信号从一路切换或复制为至少一路的所述VBYONE从信号。

至少一个的图像输出处理卡，通过第三高速连接器组件装配在背板上，并通过第二高速连接器组件与所述的矩阵卡连接，其上设有：

VBYONE信号接收模块，与所述的信号分配矩阵模块连接以接收其中一路的所述VBYONE从信号并对其进行解码并输出VBYONE视频信号；

视频输出模块，与所述的VBYONE信号接收模块连接以接收并处理解码后的所述VBYONE视频信号。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括 ：

所述的信号分配矩阵模块具有34路进、34路出的矩阵式高速通道，可进行34*34矩阵式信号切换或复制，且每一路所述的矩阵式高速通道皆支持3.4Gbps的带宽，所述的VBYONE主信号在信号分配矩阵模块内经过均衡、防抖动、信号补偿处理后可同时从34路输出。

优选的，所述的信号分配矩阵模块为MindSpeed公司的M21121。

进一步的，所述的同步信号处理模块包括有：

MCU控制器，通过SPI总线与所述的信号分配矩阵模块连接以对其进行配置及状态控制，实现矩阵查询及VBYONE信号的切换、复制及分配；

CPLD逻辑处理模块，通过串口与所述的MCU控制器连接，在信号分配矩阵模块状态改变时受所述MCU控制器的控制执行握手模拟，以将时序信号反馈给所述的视频采集模块和视频输出模块，实现矩阵切换时VBYONE从信号的正常输出。

进一步的，所述的图像输入采集卡的数量最多四个，相互之间并联连接。

进一步的，所述的图像输出处理卡的数量最多四个，相互之间并联连接。

进一步的，所述的图像输入采集卡上设有分别与所述的视频信号采集模块连接的DVI接口、HDMI接口、DP接口和VIDEO接口。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型是一种多点分配的VBYONE信号传输矩阵装置，通过矩阵卡上的信号分配矩阵模块将至少一个图像输入采集卡上的VBYONE信号发送模块编码发出的一路VBYONE主信号进行矩阵式的交互或广播传输，通过高速连接器组件经背板向至少一个的图像输出处理卡输出至少一路的VBYONE从信号，实现了VBYONE信号一点对多点的传输和分配，通过同步信号处理模块进行同步信号的模拟，使得本实用新型装置中的VBYONE信号能够持续连接，不会在信号切换时出现信号中断故障，解决了现有设计中VBYONE信号只能进行点对点的单路传输而导致拼接图像播放过程中黑屏、屏幕自检的问题，使得本实用新型可以适用于大尺寸LED显示屏的视频图像拼接播放的需求，提高了使用本实用新型设计的视频处理器产品的实用价值。

2、本实用新型使用VBYONE信号格式在各功能卡间进行图像讯号的矩阵式传输，通过信号分配矩阵模块和同步信号处理模块模拟握手连接处理，使一路VBYONE主信号经过切换或复制输出多路VBYONE从信号，VBYONE信号的输入与输出皆经过背板与各功能卡间的高速连接器组件传输，且VBYONE信号的抗干扰能力强、辐射低，EMC效果较理想。相较于TTL传输方式，本实用新型信号传输效率高、损失少，且传输距离更远，适用于模块化组合装配的视频处理器中各功能卡间的板间信号传输，有利于提高大尺寸LED显示屏的视频图像播放效果。

3、本实用新型采用VBYONE信号格式在各功能卡间进行图像讯号的矩阵式传输，相较于现有采用FPGA转高速的串行SERDES信号进行传输的设计，本实用新型用于VBYONE信号收发的专用芯片的成本相较于FPGA芯片更低，在保证VBYONE信号能够进行矩阵式多点传输的前提下可以有效降低使用本实用新型设计的视频处理器的生产制造成本，从而降低用户设备投入的成本，有利于本实用新型的市场推广。

附图说明

图1为本实用新型整体电路原理方框图；

图2为本实用新型图像输入采集卡电路原理方框图。

具体实施方式

以下结合附图和本实用新型优选的具体实施例对本实用新型的结构作进一步地说明。

参照图1所示，本实用新型：

一种多点分配的VBYONE信号传输矩阵装置，包括有：

背板，背板作为承托及连接结构固定装配在LED视频处理器中，用于本实用新型装置的各功能卡间进行物理连接及高速数据通讯连接。

其中，本实用新型所述的功能卡包括有至少一个的图像输入采集卡，每个图像输入采集卡皆通过第一高速连接器组件（图中未画出）可拆卸的装配在所述的背板上。

具体的，在每个图像输入采集卡上皆设有视频采集模块，视频采集模块可接收上位机发送的多路不同类型和格式的视频信号。

同时，在每个图像输入采集卡上还设有与同一图像输入采集卡上的视频采集模块连接的VBYONE信号发送模块，实际使用时，由所述的VBYONE信号发送模块将视频采集模块所采集到的某种特定格式的视频信号编码处理成VBYONE格式，并经所述的第一高速连接器组件输出一路VBYONE主信号。VBYONE信号主要包括8对VBYONE差分信号和两路通讯控制信号，两路通讯控制信号分别为LOCKN信号和HTPDN信号。

具体的，功能卡还包括有一矩阵卡，矩阵卡通过第二高速连接器组件（图中未画出）可拆卸的装配在背板上，并通过第一高速连接器组件与所述的图像输入采集卡连接。

在矩阵卡上设有信号分配矩阵模块，该信号分配矩阵模块与每个图像输入采集卡上的VBYONE信号发送模块连接以接收每个图像输入采集卡发送的VBYONE主信号。实际使用时，信号分配矩阵模块通过矩阵切换将接收到的一路VBYONE主信号切换或复制后经所述的第二高速连接器组件输出一路或多路与VBYONE主信号完全相同的VBYONE从信号。

同时，在矩阵卡上还设有同步信号处理模块，该同步信号处理模块与所述的信号分配矩阵模块模拟握手连接处理，从而控制信号分配矩阵模块驱使接收到的VBYONE主信号从一路切换或复制为至少一路的所述VBYONE从信号。

具体的，功能卡还包括有至少一个的图像输出处理卡，每个图像输出处理卡皆通过第三高速连接器组件（图中未画出）可拆卸的装配在背板上，并通过第二高速连接器组件与矩阵卡连接。

具体的，在每个图像输出处理卡上皆设有VBYONE信号接收模块，每个图像输出处理卡上的VBYONE信号接收模块皆与矩阵卡上的信号分配矩阵模块连接，用于接收矩阵卡上输出的其中一路所述的VBYONE从信号并对接收到的一路VBYONE从信号进行解码，然后输出VBYONE视频信号。

在每个图像输出处理卡上还设有视频输出模块，视频输出模块与同一图像输出处理卡上的VBYONE信号接收模块连接以接收并处理解码后的VBYONE视频信号。

实际装配时可根据上位机发送的视频信号的种类和数量及LED显示屏实际尺寸、图像拼接数量和播放需要，在背板上装配适当数量的图像输入采集卡和图像输出处理卡。实际使用时各图像输入采集卡可分别通过其上的视频采集模块接收上位机发送的多路不同类型或格式的视频信号，并分别通过其上的VBYONE信号发送模块将采集到的视频信号编码成VBYONE格式通过第一高速连接座组件输出一路或多路的VBYONE主信号。矩阵卡上的信号分配矩阵模块通过第二高速连接座组件接收各图像输入采集卡输出的各路VBYONE主信号，然后在同步信号处理模块的配置与控制下根据后端接入的图像输出处理卡的数量对VBYONE主信号进行适当的通路切换或者进行适当的复制，从而向各图像输出处理卡的VBYONE信号接收模块输出一路VBYONE从信号，从而使得各图像输出处理卡对应接收并处理一路VBYONE从信号，实现本实用新型VBYONE信号一点对多点的矩阵式分配与传输。

通过上述技术方案，本实用新型具有以下技术效果：

首先，本实用新型是一种多点分配的VBYONE信号传输矩阵装置，通过矩阵卡上的信号分配矩阵模块将至少一个图像输入采集卡上的VBYONE信号发送模块编码发出的一路VBYONE主信号进行矩阵式的交互或广播传输，通过高速连接器组件经背板向至少一个的图像输出处理卡输出至少一路的VBYONE从信号，实现了VBYONE信号一点对多点的传输和分配，通过同步信号处理模块进行同步信号的模拟，使得本实用新型装置中的VBYONE信号能够持续连接，不会在信号切换时出现信号中断故障，解决了现有设计中VBYONE信号只能进行点对点的单路传输而导致拼接图像播放过程中黑屏、屏幕自检的问题，使得本实用新型可以适用于大尺寸LED显示屏的视频图像拼接播放的需求，提高了使用本实用新型设计的视频处理器产品的实用价值。

而且，本实用新型使用VBYONE信号格式在各功能卡间进行图像讯号的矩阵式传输，通过信号分配矩阵模块和同步信号处理模块模拟握手连接处理，使一路VBYONE主信号经过切换或复制输出多路VBYONE从信号，VBYONE信号的输入与输出皆经过背板与各功能卡间的高速连接器组件传输，且VBYONE信号的抗干扰能力强、辐射低，EMC效果较理想。相较于TTL传输方式，本实用新型信号传输效率高、损失少，且传输距离更远，适用于模块化组合装配的视频处理器中各功能卡间的板间信号传输，有利于提高大尺寸LED显示屏的视频图像播放效果。

另外，本实用新型采用VBYONE信号格式在各功能卡间进行图像讯号的矩阵式传输，相较于现有采用FPGA转高速的串行SERDES信号进行传输的设计，本实用新型用于VBYONE信号收发的专用芯片的成本相较于FPGA芯片更低，在保证VBYONE信号能够进行矩阵式多点传输的前提下可以有效降低使用本实用新型设计的视频处理器的生产制造成本，从而降低用户设备投入的成本，有利于本实用新型的市场推广。

进一步的，参照图1所示，本实用新型矩阵卡上的信号分配矩阵模块具有34路进、34路出的矩阵式高速通道，可进行34*34矩阵式信号切换或复制，且每一路矩阵式高速通道皆支持3.4Gbps的带宽，由各图像输入采集卡输出的各路VBYONE主信号皆可在信号分配矩阵模块内经过均衡、防抖动、信号补偿处理后最多可同时从34路输出，使得本实用新型可以进行更为复杂的VBYONE信号的矩阵式切换及复制，进一步提高了视频图像信号的处理能力，使本实用新型能够适用于尺寸更大、对播放特效要求更高的LED显示屏播放中。

优选的，本实用新型所述的信号分配矩阵模块其型号采用MindSpeed公司的M21121。M21121是一种优秀的高速差分串行信号切换矩阵芯片，内部具有信号均衡EQ单元，输入BUFFER单元，矩阵开关单元和输出BUFFER单元（图中未画出），可实现对VBYONE主信号的均衡、防抖动及信号补偿处理，其使用范围较广，可靠性较高。

进一步的，参照图1所示，本实用新型所述的同步信号处理模块包括有：

MCU控制器，MCU处理器通过SPI总线与信号分配矩阵模块（M21121）连接以对信号分配矩阵模块进行配置及状态控制，实现矩阵查询及VBYONE信号的切换、复制及分配。

同时，同步信号处理模块还包括有CPLD逻辑处理模块，CPLD逻辑处理模块通过串口与MCU控制器连接，在信号分配矩阵模块状态改变时受所述MCU控制器的控制执行握手模拟，以将时序信号反馈给所述的视频采集模块和视频输出模块，实现矩阵切换时VBYONE从信号的正常输出。

实际使用过程中，由各图像输入采集卡输出的一路或者多路VBYONE主信号经高速连接器组件输入到矩阵卡的信号分配矩阵模块内进行VBYONE信号的切换或者复制，从而输出1路或者多路与VBYONE主信号相同的VBYONE从信号。在此过程中，同步信号处理模块的MCU控制器通过SPI总线对M21121进行配置来控制状态，查询矩阵的信号分配或者对信号进行重分配。同时，MCU控制器与CPLD逻辑处理模块通过串口进行通信，MCU处理器作为控制部分，CPLD逻辑处理模块作为执行单元，当MCU控制器检测到M21121的状态发生改变，或者需要改变M21121时，MCU控制器发送指令给CPLD逻辑处理模块执行握手模拟，从而将LOCKN信号和HTPDN信号通过协议上的时序反馈给前端的VBYONE信号发送模块和后端的VBYONE信号接收模块,继而使得M21121在进行矩阵切换过程中VBYONE信号能够始终保持输出而不需要重新与后端握手连接，保证了信号传输的连续性和稳定性，避开了现有技术中VBYONE信号点对点传输的弊端，使得本实用新型可以应用于超大尺寸的LED显示屏进行视频图像的拼接播放，且避免了播放过程中因黑屏及屏幕自检的问题，播放效果更好。

进一步的，本实用新型每个背板上所能够装配的图像输入采集卡的数量最多四个，各图像输入采集卡之间并联连接。

进一步的，本实用新型每个背板上所能够装配的图像输出处理卡的数量最多四个，各图像输出处理卡之间并联连接。

本实用新型对图像输入采集卡和图像输出处理卡的数量进行了限定，最多四组的输入与输出方式可以最大程度的降低本实用新型的生产制造成本，而且四组输入与输出能够满足目前市面上绝大多数的大尺寸LED显示屏的四副高清画面拼接的播放需求，性价比高，有效防止了资源的浪费。

进一步的，参照图2所示，本实用新型每个图像输入采集卡上皆设有分别与其上的视频信号采集模块相连接的DVI接口、HDMI接口、DP接口和VIDEO接口。实际使用时可通过上述接口将本实用新型与上位机连接，用于接收多路不同类型和格式的视频信号，丰富了视频信号的来源与种类，扩大了本实用新型的使用范围，使得本实用新型的适用性更强。

上述实施例仅仅为了表述清楚本实用新型的具体一种实施方式，并不是对本实用新型的实施方式的限定。对于本领域技术人员来说，依据本实用新型可以推导总结出其他一些对背板、图像输入采集卡、视频采集模块、VBYONE信号发送模块、矩阵卡、信号分配矩阵模块、同步信号处理模块、图像输出处理卡、VBYONE信号接收模块和视频输出模块等的调整或改动，在此就不进行一一列举。凡是依据本实用新型的精神和原则之内做出的任何修改、替换或改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围内。

Claims (7)

1.一种多点分配的VBYONE信号传输矩阵装置，包括有：

背板，用于所述装置的各功能卡间进行物理连接及高速数据通讯连接，其特征在于，所述的功能卡包括有：

至少一个的图像输入采集卡，通过第一高速连接器组件装配在所述的背板上，其上设有：

视频采集模块，用于接收上位机发送的多路不同类型和格式的视频信号；

VBYONE信号发送模块，与所述的视频采集模块连接，用于将采集的视频信号编码后经所述第一高速连接器组件输出一路VBYONE主信号；

矩阵卡，通过第二高速连接器组件装配在背板上，并通过第一高速连接器组件与所述的图像输入采集卡连接，其上设有：

信号分配矩阵模块，与所述的VBYONE信号发送模块连接以接收所述的VBYONE主信号，通过矩阵切换将接收到的一路所述VBYONE主信号切换或复制后经所述的第二高速连接器组件输出至少一路的VBYONE从信号；

同步信号处理模块，与所述的信号分配矩阵模块模拟握手连接处理使所述的VBYONE主信号从一路切换或复制为至少一路的所述VBYONE从信号；

至少一个的图像输出处理卡，通过第三高速连接器组件装配在背板上，并通过第二高速连接器组件与所述的矩阵卡连接，其上设有：

VBYONE信号接收模块，与所述的信号分配矩阵模块连接以接收其中一路的所述VBYONE从信号并对其进行解码并输出VBYONE视频信号；

视频输出模块，与所述的VBYONE信号接收模块连接以接收并处理解码后的所述VBYONE视频信号。

2.根据权利要求1所述的一种多点分配的VBYONE信号传输矩阵装置，其特征在于，所述的信号分配矩阵模块具有34路进、34路出的矩阵式高速通道，可进行34*34矩阵式信号切换或复制，且每一路所述的矩阵式高速通道皆支持3.4Gbps的带宽，所述的VBYONE主信号在信号分配矩阵模块内经过均衡、防抖动、信号补偿处理后可同时从34路输出。

3.根据权利要求1所述的一种多点分配的VBYONE信号传输矩阵装置，其特征在于，所述的信号分配矩阵模块为MindSpeed公司的M21121。

4.根据权利要求1所述的一种多点分配的VBYONE信号传输矩阵装置，其特征在于，所述的同步信号处理模块包括有：

MCU控制器，通过SPI总线与所述的信号分配矩阵模块连接以对其进行配置及状态控制，实现矩阵查询及VBYONE信号的切换、复制及分配；

CPLD逻辑处理模块，通过串口与所述的MCU控制器连接，在信号分配矩阵模块状态改变时受所述MCU控制器的控制执行握手模拟，以将时序信号反馈给所述的视频采集模块和视频输出模块，实现矩阵切换时VBYONE从信号的正常输出。

5.根据权利要求1所述的一种多点分配的VBYONE信号传输矩阵装置，其特征在于：所述的图像输入采集卡的数量最多四个，相互之间并联连接。

6.根据权利要求1所述的一种多点分配的VBYONE信号传输矩阵装置，其特征在于：所述的图像输出处理卡的数量最多四个，相互之间并联连接。

7.根据权利要求1所述的一种多点分配的VBYONE信号传输矩阵装置，其特征在于：所述的图像输入采集卡上设有分别与所述的视频信号采集模块连接的DVI接口、HDMI接口、DP接口和VIDEO接口。

Images