CN220043503U - 一种led屏体信号传输电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及LED控制领域，具体公开了一种LED屏体信号传输电路，包括编码模块、信号转换模块和数据线；编码模块包括第一接口单元、转码单元和第二接口单元；第一接口单元包括第一USB接口和视频接口，转码单元用于将视频接口输入的视频信号转换成第一协议信号，第二接口单元是一个自定义的USB Type‑C插座；信号转换模块包括第三接口单元、信号转换单元和第四接口单元；信号转换单元用于将第一协议信号转为四组100Base‑T4协议的视频信号；第四接口单元包括至少一个网络接口和第二USB接口。本实用新型的线材与接口更容易获取与定制，实现成本低，使LED显示屏的布线更少更方便，节约线材成本与空间占用。

Description

一种LED屏体信号传输电路

技术领域

本实用新型涉及LED控制领域，尤其涉及一种LED屏体信号传输电路。

背景技术

随着近年来LED屏幕的大量推广，各种各样的LED显示屏正在逐渐覆盖人们生产与生活的方方面面。目前LED显示屏最常用的视频传输协议之一，是采用以太网100Base-T4的接口协议，使用网线，将视频信号从发送卡传输至LED显示屏，然而，使用该协议传输信号有以下弊端：

1、单网线带载量为655360个像素点，随着LED显示屏的点阵间距越来越小，LED显示屏的分辨率越来越大，网线的带载量已逐渐无法满足视频信号的传输需求，一块高分辨率的LED显示屏通常需要多根网线进行视频信号的传输，这也使得从LED屏体的线繁多且杂乱；

2、该协议仅可以提供LED显示屏视频信号的传输，难以做其他功能扩展；随着LED显示屏的发展，屏体的拓展功能越来越丰富，如屏体可通过外接红外边框实现触控功能等，这意味着每增加一个外设，就需要多接入一根设备线材，使得LED屏体的线会十分杂乱。

实用新型内容

为了克服现有的以太网接口协议连接LED显示屏，传输高分辨率画面或拓展外设时，接线繁多杂乱的问题，本实用新型提供一种LED屏体信号传输电路。

本实用新型采用的技术方案是：一种LED屏体信号传输电路，用于连接发送卡与LED屏体，包括编码模块、信号转换模块和数据线；

所述编码模块包括第一接口单元、转码单元和第二接口单元；

所述第一接口单元包括第一USB接口和视频接口，所述第一USB接口和所述视频接口分别与所述发送卡电性相连；

所述转码单元用于将所述视频接口输入的视频信号转换成第一协议信号；其中，所述第一协议信号包括QSGMII协议信号、MII管理时钟信号MDC和MII管理数据信号MDIO；

所述第二接口单元是一个自定义的USB Type-C插座，且自定义的所述USB Type-C插座中，两个引脚与第一接口单元的USB接口的Data+和Data-引脚相连，至少一对引脚分别与发送卡的电源正极和接地端相连，至少10个引脚用于所述第一协议信号的收发，一个引脚悬空用于检测USB Type-C插座是否反接，且悬空引脚的旋转对称位置的引脚接地；

所述信号转换模块包括第三接口单元、信号转换单元和第四接口单元；

所述第三接口单元包括一个USB Type-C插座，且与所述第二接口单元的USBType-C插座针脚定义相同；

所述信号转换单元用于将所述第一协议信号转为四组100Base-T4协议的视频信号；

所述第四接口单元包括至少一个网络接口和第二USB接口，至少一个所述网络接口用于输出100Base-T4协议的视频信号至所述LED屏体，所述第二USB接口与所述第三接口单元的的Data+和Data-引脚相连；

所述数据线是两端均为USB Type-C插头，且至少含有14芯的数据线；其中，USBType-C插头的针脚定义与所述第二接口单元的USB Type-C插座针脚定义相同。

作为优选地，所述编码模块还包括第一反插检测单元；

所述第一反插检测单元用于通过检测所述第二接口单元悬空的引脚是否被接地，来判断USB Type-C插头是否正确接入所述第二接口单元，如是，则连通所述第二接口单元的电源正极，否则，断开电源正极与所述第二接口单元的连接。

优选地，所述信号转换模块包括第二反插检测单元；

所述第二反插检测单元用于通过检测所述第三接口单元悬空的引脚是否被接地，来判断USB Type-C插头是否正确接入所述第三接口单元，如是，连通所述第三接口单元与所述信号转换模块的电性连接，否则，断开所述第三接口单元与所述信号转换模块的电性连接。

优选地，所述编码模块上还设有连通提示单元，所述连通提示单元用于在所述编码模块通过所述数据线正确连通所述信号转换模块后，发出提示信号。

优选地，所述LED屏体信号传输电路还包括供电模块，所述供电模块用于接入220V市电，并转换为不超过48V的直流电，并输出至所述第二接口单元的电源正极引脚。

优选地，所述信号转换模块还包括降压单元，用于将第三接口单元接入的直流电进行降压，并为信号转换模块供电。

优选地，所述第四接口单元包括四个网络接口，且四个网络接口分别输出四组100Base-T4协议的视频信号其中之一。

优选地，所述第二接口单元的所述电源正极占用USB Type-C插座中四个中心对称位置的引脚，所述接地端占用另四个中心对称位置的引脚。

优选地，所述MII管理时钟信号MDC和所述MII管理数据信号MDIO均占用USB Type-C插座的两个引脚，且两个引脚均旋转对称设置。

本实用新型的有益效果是：

(1)通过采用常见的USB Type-C接口，并对其各引脚进行重新定义，为LED显示屏与发送卡提供了小巧稳定的通信接口，使线材与接口更容易获取与定制，实现成本低。

(2)仅用一路USB的数据线即可传输4路100Base-T4协议的视频信号以及USB信号，使LED显示屏的布线更少更方便，节约线材成本与空间占用。

优选地，通过防反接检测单元，确保只有在数据线正确接入后，再启动编码模块与信号转换模块的供电与通信，保护本方案的接口电路不会因USB Type-C插头反向插入而损坏。

附图说明

下文将结合说明书附图对本实用新型进行进一步的描述说明，其中：

图1为本实用新型其中一个实施例的USB Type-C接口定义图；

图2为本实用新型另一个实施例的USB Type-C插座接口定义图；

图3为本实用新型另一个实施例的USB Type-C插头接口定义图；

图4为本实用新型另一个实施例的设备连接关系图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1，是本实用新型的其中一个实施例，本实施例具体公开了一种LED屏体信号传输电路，用于连接发送卡与LED屏体，包括编码模块、信号转换模块和数据线；

编码模块包括第一接口单元、转码单元和第二接口单元；

第一接口单元包括第一USB接口和视频接口，第一USB接口和视频接口分别与发送卡电性相连；

转码单元用于将视频接口输入的视频信号转换成第一协议信号；其中，第一协议信号包括QSGMII协议信号、MII管理时钟信号MDC和MII管理数据信号MDIO；

第二接口单元是一个自定义的USB Type-C插座且自定义的USB Type-C插座中，两个引脚与第一接口单元的USB接口的Data+和Data-引脚相连，至少一对引脚分别与发送卡的电源正极和接地端相连，至少10个引脚用于第一协议信号的收发，一个引脚悬空用于检测USB Type-C插座是否反接，且悬空引脚的旋转对称位置的引脚接地；

其中，USB接口总线中的USB数据线(负)常称为DATA-、USBD-、PD-或USBDT-；而USB数据线(正)常称为DATA+、USBD+、PD+或USBDT+；本方案中统称Data+和Data-。另外，USB电源常称为VCC、Power、5V或5VSB，地线常称为GND或Ground。

在USB Type-C接口定义中，任意引脚的旋转对称位置有且只有一种可能，即在接口旋转180度(顺时针与逆时针相同)时的引脚位置。

编码模块用于将常规的发送卡输出的视频信号，转换为由标准QSGMII协议+MII管理时钟信号(MDC)+MII管理数据信号(MDIO)组成的视频传输协议，同时摈弃了传统的网口网线传输，改用Type-C接口传输，pin数(引脚数)由原来RJ45网口座的8pin(8个引脚)变为为Type-C接口的24pin(24个引脚)，多的引脚可用于额外增加电源接口和功能拓展接口。

信号转换模块包括第三接口单元、信号转换单元和第四接口单元；

第三接口单元包括一个USB Type-C插座，且与第二接口单元的USB Type-C插座针脚定义相同；

信号转换单元用于将第一协议信号转为四组100Base-T4协议的视频信号；

第四接口单元包括至少一个网络接口和第二USB接口，至少一个网络接口用于输出100Base-T4协议的视频信号至LED屏体，第二USB接口与第三接口单元的的Data+和Data-引脚相连，第二USB接口用于连接LED屏体的外设；

信号转换模块将QSGMII协议转为四组100Base-T4协议的视频信号，通过若干个网络接口输出给LED屏体，需要说明的是，信号转换模块可以不是每组100Base-T4协议的视频信号均有对应的网络接口输出，也不限于每组100Base-T4协议的视频信号仅有一个网络接口输出，可以根据需要配置多个输出同一路视频信号的网络接口。

数据线是两端均为USB Type-C插头，且至少含有14芯的数据线；其中，USB Type-C插头的针脚定义与第二接口单元的USB Type-C插座针脚定义相同。

本实施例的USB Type-C插座需要防止反接，通过防反接的检测电路检测接口中悬空的引脚是否接地来判断是否反接。反插检测电路，既可以设在编码模块端，可以设在信号转换模块，也可以两端均设置反插检测电路，本实施例的编码模块还包括第一反插检测单元；信号转换模块包括第二反插检测单元。

第一反插检测单元用于通过检测第二接口单元悬空的引脚是否被接地，来判断USB Type-C插头是否正确接入第二接口单元，如是，则连通第二接口单元的电源正极，否则，断开电源正极与第二接口单元的连接；

第二反插检测单元用于通过检测第三接口单元悬空的引脚是否被接地，来判断USB Type-C插头是否正确接入第三接口单元，如是，连通第三接口单元与信号转换模块的电性连接，否则，断开第三接口单元与信号转换模块的电性连接。

优选地，编码模块上还设有连通提示单元，连通提示单元用于在编码模块通过数据线正确连通信号转换模块后，发出提示信号，例如通过LED灯显示灯光信号，提示已经正确接通，或者通过蜂鸣器或扬声器播放正确接通的提示音。

同样，在信号转换模块端可以设置相同的连通提示单元。

优选地，LED屏体信号传输电路还包括供电模块，用于将接入的220V市电，转换为不超过48V的直流电，并输出至所述第二接口单元的电源正极引脚。

在其他实施例中，也可以通过：编码模块还包括升压单元，用于将发送卡电源正极输入的直流电，升压为不超过48V的高电压直流电，并输出至第二接口单元的电源正极引脚。

信号转换模块还包括降压单元，用于将第三接口单元接入的直流电进行降压，并为信号转换模块供电。

由于USB Type-C接口支持最高240w/48vdc标准的供电，因此本方案可以通过升压与降压，最终得到电流较大的5V或3.3V直流供电，为信号转换模块提供更大电流的供电。而提高数据线传输的电压，数据线上的电流相对较小，减少数据线的发热，甚至可以为功率相对较小的LED屏体直接供电。

优选地，第四接口单元包括四个网络接口，且四个网络接口分别输出四组100Base-T4协议的视频信号其中之一。

参见图2至图4，是本实用新型的另一实施例，本实施例的发送卡是安卓主板或者OPS计算模块，LED屏体上设有红外触控边框作为外设。

本实施例采用QSGMII协议，带载量由常用的以太网100Base-T4协议单网线带载65万点(像素点/秒)增加到单Type-C线带载260万点，且通过加入USB协议通信，为LED屏体的外设提供拓展功能，

本实施例的自定义的USB Type-C插座中，两个引脚与第一接口单元的USB接口的Data+和Data-引脚相连，四对引脚分别与发送卡的电源正极和接地端相连，12个引脚用于第一协议信号的收发，一个引脚悬空用于检测USB Type-C插座是否反接，且悬空引脚的旋转对称位置的引脚接地；第二接口单元的电源正极占用USB Type-C插座中四个中心对称位置的引脚，接地端占用另四个中心对称位置的引脚。通过USB Type-C接口的8个引脚作为电源，提供4组VBUS和4组GUD，为信号转换模块提供供电。

本实施例的MII管理时钟信号MDC和MII管理数据信号MDIO均占用USB Type-C插座的两个引脚，且两个引脚均旋转对称设置。

为方便接口查找，本实施例的Data+和Data-引脚也采用旋转对称设置，USB信号的通过与接地端比较进行信号判断，8个QSGMII协议的引脚采用旋转对称设置，形成如图2和图3所示的USB Type-C插座接口定义和USB Type-C插头接口定义。

本实施例通过单根的数据线即可将安卓主机/OPS机的视频源及USB串口信号传输给LED显示屏，LED显示屏通过屏体电源线进行独立供电，USB串口信号用于发送卡与红外触控边框进行通信，LED显示屏接入4路100Base-T4的视频信号。

以上的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种LED屏体信号传输电路，用于连接发送卡与LED屏体，其特征在于，包括编码模块、信号转换模块和数据线；

所述编码模块包括第一接口单元、转码单元和第二接口单元；

所述第一接口单元包括第一USB接口和视频接口，所述第一USB接口和所述视频接口分别与所述发送卡电性相连；

所述转码单元用于将所述视频接口输入的视频信号转换成第一协议信号；其中，所述第一协议信号包括QSGMII协议信号、MII管理时钟信号MDC和MII管理数据信号MDIO；

所述第二接口单元是一个自定义的USB Type-C插座，且自定义的所述USB Type-C插座中，两个引脚与第一接口单元的USB接口的Data+和Data-引脚相连，至少一对引脚分别与发送卡的电源正极和接地端相连，至少10个引脚用于所述第一协议信号的收发，一个引脚悬空用于检测USB Type-C插座是否反接，且悬空引脚的旋转对称位置的引脚接地；

所述信号转换模块包括第三接口单元、信号转换单元和第四接口单元；

所述第三接口单元包括一个USB Type-C插座，且与所述第二接口单元的USB Type-C插座针脚定义相同；

所述信号转换单元用于将所述第一协议信号转为四组100Base-T4协议的视频信号；

所述第四接口单元包括至少一个网络接口和第二USB接口，至少一个所述网络接口用于输出100Base-T4协议的视频信号至所述LED屏体，所述第二USB接口与所述第三接口单元的Data+和Data-引脚相连；

所述数据线是两端均为USB Type-C插头，且至少含有14芯的数据线；其中，USB Type-C插头的针脚定义与所述第二接口单元的USB Type-C插座针脚定义相同。

2.根据权利要求1所述的一种LED屏体信号传输电路，其特征在于，所述编码模块还包括第一反插检测单元；

所述第一反插检测单元用于通过检测所述第二接口单元悬空的引脚是否被接地，来判断USB Type-C插头是否正确接入所述第二接口单元，如是，则连通所述第二接口单元的电源正极，否则，断开电源正极与所述第二接口单元的连接。

3.根据权利要求1所述的一种LED屏体信号传输电路，其特征在于，所述信号转换模块包括第二反插检测单元；

所述第二反插检测单元用于通过检测所述第三接口单元悬空的引脚是否被接地，来判断USB Type-C插头是否正确接入所述第三接口单元，如是，连通所述第三接口单元与所述信号转换模块的电性连接，否则，断开所述第三接口单元与所述信号转换模块的电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种LED屏体信号传输电路，其特征在于，所述编码模块上还设有连通提示单元，所述连通提示单元用于在所述编码模块通过所述数据线正确连通所述信号转换模块后，发出提示信号。

5.根据权利要求1所述的一种LED屏体信号传输电路，其特征在于，所述LED屏体信号传输电路还包括供电模块，所述供电模块用于接入220V市电，并转换为不超过48V的直流电，并输出至所述第二接口单元的电源正极引脚。

6.根据权利要求5所述的一种LED屏体信号传输电路，其特征在于，所述信号转换模块还包括降压单元，用于将第三接口单元接入的直流电进行降压，并为信号转换模块供电。

7.根据权利要求1所述的一种LED屏体信号传输电路，其特征在于，所述第四接口单元包括四个网络接口，且四个网络接口分别输出四组100Base-T4协议的视频信号其中之一。

8.根据权利要求1所述的一种LED屏体信号传输电路，其特征在于，所述第二接口单元的所述电源正极占用USB Type-C插座中四个中心对称位置的引脚，所述接地端占用另四个中心对称位置的引脚。

9.根据权利要求1所述的一种LED屏体信号传输电路，其特征在于，所述MII管理时钟信号MDC和所述MII管理数据信号MDIO均占用USB Type-C插座的两个引脚，且两个引脚均旋转对称设置。