CN107645638B - 视频处理器和背板通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种视频处理器，包括：视频输入处理装置、视频输出处理装置、主控装置和背板装置；其中，所述背板装置包括：矩阵交换模块、视频输入处理装置连接口、视频输出处理装置连接口、主控装置连接口、扩展装置连接口和可编程逻辑器件；所述可编程逻辑器件连接所述主控装置连接口和所述扩展装置连接口、并通过第一以太网物理层收发器组连接所述视频输入处理装置连接口以及通过第二以太网物理层收发器组连接所述视频输出处理装置连接口。本发明还公开了一种背板通信方法。本发明可以提高通信速率以及实现点对点通信。

Description

视频处理器和背板通信方法

技术领域

本发明涉及视频显示技术领域，尤其涉及一种视频处理器以及一种背板通信方法。

背景技术

在视频显示技术领域里，当输入、输出、控制等板卡通过背板进行交互时，这就需要在背板上设计某种通信方式来实现。目前较通用的背板通信方式，通常采用矩阵交换芯片+ARM或MCU，一般基于RS485、SPI、I2C等协议进行传输，采用一对多通信方式。控制板卡发出广播指令，由各子卡(输入板卡、输出板卡)根据地址选择，将数据反馈到总线上，再由控制板卡轮循进行访问，这些通信方法往往通信速率较低，这就大大降低了产品的性能。

发明内容

本发明的实施例提供一种视频处理器以及一种背板通信方法，可以提高通信速率以及实现点对点通信。

一方面，提供了一种视频处理器，包括：视频输入处理装置、视频输出处理装置、主控装置和背板装置；其中，所述背板装置包括：矩阵交换模块、视频输入处理装置连接口、视频输出处理装置连接口、主控装置连接口、扩展装置连接口和可编程逻辑器件；所述矩阵交换模块连接在所述视频输入处理装置连接口和所述视频输出处理装置连接口之间，所述矩阵交换模块还连接所述主控装置连接口和所述扩展装置连接口；所述可编程逻辑器件连接所述主控装置连接口和所述扩展装置连接口、并通过第一以太网物理层收发器组连接所述视频输入处理装置连接口以及通过第二以太网物理层收发器组连接所述视频输出处理装置连接口；所述主控装置包括：微控制器、第一接口电路和第二接口电路；所述第一接口电路连接所述微控制器并包括适于连接上位机的通讯接口，所述第二接口电路连接所述微控制器并包括连接所述背板装置的所述主控装置连接口的接插件。

在本发明的一个实施例中，所述视频输入处理装置连接口、所述视频输出处理装置连接口和所述扩展装置连接口分别通过串化器/解串器总线连接所述矩阵交换模块。

在本发明的一个实施例中，所述主控装置连接口通过串行总线与所述矩阵交换模块连接，所述可编程逻辑器件通过FMC总线或FSMC总线连接所述主控装置连接口以及通过第三以太网物理层收发器组与所述扩展装置连接口连接。

在本发明的一个实施例中，所述第一以太网物理层收发器组和所述第二以太网物理层收发器组包括百兆以太网物理层收发器或千兆以太网物理层收发器。

另一方面，还提供了一种背板通信方法，所述背板通信方法适用于如前所述的视频处理器且包括：所述背板装置经由所述主控装置连接口接收来自所述主控装置的所述第二接口电路的数据；所述主控装置连接口传输所述数据给所述背板装置上的所述可编程逻辑器件；所述可编程逻辑器件通过所述第一以太网物理层收发器组和所述第二以太网物理层收发器组以点对点通信方式将所述数据经由所述视频输入处理装置连接口和所述视频输出处理装置连接口发送给所述视频输入处理装置和所述视频输出处理装置。

在本发明的一个实施例中，所述背板通信方法还包括：所述背板装置经由所述主控装置连接口接收来自所述主控装置的所述第二接口电路的切换指令；所述主控装置连接口传输所述切换指令给所述背板装置上的所述矩阵交换模块；所述背板装置上的所述矩阵交换模块根据所述切换指令切换所述视频输入处理装置和所述视频输出处理装置之间的数据交换关系。

在本发明的一个实施例中，所述背板通信方法还包括：使所述背板装置通过与所述扩展装置连接口连接的扩展装置与另一个视频处理器形成级联，以与所述另一个视频处理器进行数据交互。

在本发明的一个实施例中，所述第一以太网物理层收发器组和所述第二以太网物理层收发器组包括百兆以太网物理层收发器或千兆以太网物理层收发器。

再一方面，还提供了一种视频矩阵处理器，包括：视频输入处理装置、视频输出处理装置、主控装置、扩展装置、矩阵交换模块和可编程逻辑器件；所述矩阵交换模块连接所述视频输入处理装置、所述视频输出处理装置和所述扩展装置；所述可编程逻辑器件连接所述扩展装置、并通过第一以太网物理层收发器组连接所述视频输入处理装置以及通过第二以太网物理层收发器组连接所述视频输出处理装置；所述主控装置包括：微控制器、第一接口电路和第二接口电路；所述第一接口电路连接所述微控制器并包括适于连接上位机的通讯接口，所述第二接口电路连接所述微控制器、所述矩阵交换模块和所述可编程逻辑器件。

在本发明的一个实施例中，所述主控装置的所述第二接口电路通过串行总线与所述矩阵交换模块连接，所述可编程逻辑器件通过FSMC总线连接所述主控装置的所述第二接口电路以及通过第三以太网物理层收发器组与所述扩展装置连接。

上述技术方案可以具有如下一个或多个优点：背板装置通过包含微控制器、第一接口电路和第二接口电路的主控装置将数据下发给可编程逻辑器件，由可编程逻辑器件再通过百兆或千兆传输速率的以太网物理层收发器连接各个视频输入处理装置及视频输出处理装置，从而实现与各个视频输入处理装置及视频输出处理装置之间的点对点高速通信，达到数据的高效传输。此外，通过设置扩展装置连接口，可以通过扩展装置实现多台视频处理器之间的级联。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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1A为本发明第一实施例的一种视频处理器的背板装置的结构示意图；

图1B为本发明第一实施例的一种视频处理器的主控装置的结构示意图；

图2为本发明第二实施例的一种背板通信方法的流程示意图；

图3为本发明第三实施例的一种视频处理器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

第一实施例

如图1A所示，本发明第一实施例提供的一种视频处理器，主要包括：视频输入处理装置121、视频输出处理装置131、主控装置141和背板装置10；其中，背板装置10包括：矩阵交换模块11、视频输入处理装置连接口12、视频输出处理装置连接口13、主控装置连接口14、扩展装置连接口15和可编程逻辑器件16；矩阵交换模块11连接在视频输入处理装置连接口12和视频输出处理装置连接口13之间，矩阵交换模块11还连接主控装置连接口14和扩展装置连接口15；可编程逻辑器件16连接主控装置连接口14和扩展装置连接口15、并通过第一以太网物理层收发器组17连接视频输入处理装置连接口12以及通过第二以太网物理层收发器组18连接视频输出处理装置连接口13。矩阵交换模块11例如包括高速矩阵交换芯片像CrossPoint Switch芯片等；视频输入处理装置连接口12例如包括多路连接槽口，可以连接一路或者多路视频输入处理装置121；视频输出处理装置连接口13例如包括多路连接槽口，可以连接一路或者多路视频输出处理装置131；视频输入处理装置连接口12、视频输出处理装置连接口13和扩展装置连接口15例如分别通过串化器/解串器总线(SERDES)等高速串行总线连接矩阵交换模块11；可编程逻辑器件16例如是FPGA(Field ProgrammableGate Array,现场可编程门阵列)等。

具体地，主控装置141例如通过主控装置连接口14与背板装置10相连，主控装置连接口14通过SPI等串行总线与矩阵交换模块11连接，可编程逻辑器件16例如通过可变存储控制器(Flexible Memory Controller，FMC)总线或可变静态存储控制器(FlexibleStatic Memory Controller，FSMC)总线连接主控装置连接口14以及通过第三以太网物理层收发器组19与扩展装置连接口15连接。

具体地，第一以太网物理层收发器组17例如包括多路以太网物理层收发器171，从而可以连接多路视频输入处理装置连接口12；第二以太网物理层收发器组18例如包括多路以太网物理层收发器181，从而可以连接多路视频输出处理装置连接口13；以太网物理层收发器171和以太网物理层收发器181例如为百兆以太网物理层收发器或千兆以太网物理层收发器(当采用百兆以太网物理层收发器时，通信速率为100Mbps；当采用千兆以太网物理层收发器时，通信速率为1000Mbps)；背板装置10例如通过与扩展装置连接口15连接的扩展装置与另一个视频处理器形成级联。

具体地，主控装置141例如采用如图1B所示的主控装置20，主控装置20主要包括：电路板21，以及布置在电路板21上的微控制器22、第一接口电路23和第二接口电路24。第一接口电路23连接微控制器22并设置有适于连接上位机例如计算机的通讯接口231，第二接口电路24连接微控制器23并设置有适于连接背板装置10的接插件241。其中，接插件241例如为FCI接口，微控制器22例如包括型号为STM32F4系列的微控制器芯片，微控制器22作为主控装置20的主要控制单元。

具体地，通讯接口231例如包括串口例如RS232接口(异步传输标准接口)1311、USB接口(通用串行总线接口)2313和RJ45(Registered Jack 45)接口(或称网口)2315，主控装置20通过提供这些接口将上位机与主控装置20中的微控制器22互联，从而能够通过上位机与主控装置20交互。

进一步地，第一接口电路23例如还包括：收发器模块233，连接在微控制器22和通讯接口231之间；收发器模块233例如包括串口收发器2331、USB收发器2333和以太网物理层收发器2335，当然在某些实施例中，收发器模块233也可以是包括三者择其一或其二。其中，串口收发器2331例如包括RS232串口收发器芯片，以太网物理层收发器2335例如包括百兆(100M)以太网PHY芯片。更具体地，前述RS232接口2311、USB接口2313及RJ45接口2315三者例如分别与收发器模块233的串口收发器2331、USB收发器2333及以太网物理层收发器2335相连接。

进一步地，第二接口电路24例如还包括：数据总线模块243，连接在微控制器22和接插件241之间；数据总线模块243例如包括：FMC/FSMC(Flexible Memory Controller/Flexible Static Memory Controller,可变存储控制器/可变静态存储控制器)总线2431、I²C总线2433和SPI总线2435。更具体地，FMC/FSMC总线2431、I²C_(Inter-IntegratedCircuit)总线2433和SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)总线2435例如分别连接在微控制器22和接插件241之间，从而主控装置20通过接插件241可以与背板装置10实现连接和数据传输。

进一步地，主控装置20例如还包括：存储器模块25，连接微控制器22。存储器模块25优选地包括eMMC(Embedded Multi Media Card，嵌入式多媒体卡)存储器251和闪存(Flash)253。其中，eMMC存储器251和闪存253用于实现数据存储和程序的缓存功能。

进一步地，主控装置20例如还包括：U盘驱动器26和USB接口27，USB接口27通过U盘驱动器26连接至微控制器22。其中，主控装置20例如通过USB接口27连接外设例如U盘，实现保存离线文件和离线升级等功能。

进一步地，主控装置20例如还包括：无线通信模块28。无线通信模块28例如包括：WIFI(Wireless Fidelity)模块281和天线接口283；天线接口283通过WIFI模块281连接微控制器22。其中，天线接口283例如外接WIFI天线，从而可以让其他移动设备连接到主控装置20，实现主控装置20和其他移动设备间的无线通信。

进一步地，主控装置20例如还包括：RTC(Real Time Clock，实时时钟)模块29，连接微控制器22。其中，RTC模块29例如为主控装置20提供实时时钟。

综上所述，本发明第一实施例中包含微控制器22、第一接口电路23和第二接口电路24的主控装置20通过与可编程逻辑器件16相连的主控装置连接口14相连，从而可以将数据下发给可编程逻辑器件16；再由可编程逻辑器件16通过第一以太网物理层收发器组17连接视频输入处理装置连接口12以及通过第二以太网物理层收发器组18连接视频输出处理装置连接口13，从而实现与各个视频输入处理装置121及视频输出处理装置131之间的点对点高速通信，达到数据的高效传输；此外，通过设置扩展装置连接口15，可以通过与扩展装置连接口15相连的扩展装置实现多台视频处理器之间的级联。实现数据的高效传输。

第二实施例

如图2所示，为本发明第二实施例提供的一种背板通信方法，所述背板通信方法适用于如前述第一实施例的视频处理器，所述视频处理器的具体功能细节请参考前述第一实施例中的描述，在此不再赘述；所述背板通信方法主要包括步骤：

S11:背板装置10经由主控装置连接口14接收来自主控装置141的第二接口电路24的数据；

S13:主控装置连接口14传输所述数据给背板装置10上的可编程逻辑器件16；

S15:可编程逻辑器件16通过第一以太网物理层收发器组17和第二以太网物理层收发器组18以点对点通信方式将所述数据经由视频输入处理装置连接口12和视频输出处理装置连接口13发送给视频输入处理装置121和视频输出处理装置131。

进一步地，背板通信方法还包括：背板装置10经由主控装置连接口14接收来自主控装置141的第二接口电路24的切换指令；主控装置连接口14传输所述切换指令给背板装置10上的矩阵交换模块11；背板装置10上的矩阵交换模块11根据所述切换指令切换视频输入处理装置121和视频输出处理装置131之间的数据交换关系。

进一步地，背板通信方法还包括：使背板装置10通过与扩展装置连接口15连接的扩展装置与另一个视频处理器形成级联，以与所述另一个视频处理器进行数据交互。

综上所述，本发明第二实施例中背板装置10通过包含微控制器22、第一接口电路23和第二接口电路24的主控装置20将数据下发给可编程逻辑器件16，由可编程逻辑器件16再通过百兆或千兆传输速率的以太网物理层收发器171和181连接各个视频输入处理装置121及视频输出处理装置131，从而实现与各个视频输入处理装置121及视频输出处理装置131之间的点对点高速通信，达到数据的高效传输；通过背板装置10上的矩阵交换模块11根据所述切换指令切换视频输入处理装置121和视频输出处理装置131之间的数据交换关系；此外，通过设置扩展装置连接口15，可以通过扩展装置实现多台视频处理器之间的级联。

第三实施例

如图3所示，为本发明第三实施例提供的一种视频处理器30，包括：视频输入处理装置32、视频输出处理装置33、主控装置34、扩展装置35、矩阵交换模块31和可编程逻辑器件36；矩阵交换模块31连接视频输入处理装置32、视频输出处理装置33和扩展装置35；可编程逻辑器件36连接扩展装置35、并通过第一以太网物理层收发器组37连接视频输入处理装置32以及通过第二以太网物理层收发器组38连接视频输出处理装置33。矩阵交换模块31例如包括高速矩阵交换芯片像CrossPoint Switch芯片等；视频输入处理装置32例如包括多个视频输入处理装置321；视频输出处理装置33例如包括多个视频输出处理装置331；视频输入处理装置32、视频输出处理装置33和扩展装置35例如分别通过串化器/解串器总线(SERDES)等高速串行总线连接矩阵交换模块31；可编程逻辑器件36例如是FPGA(FieldProgrammable Gate Array,现场可编程门阵列)等。

具体地，主控装置34例如采用前述第一实施例的主控装置20，其具体功能细节请参考前述第一实施例中的描述，在此不再赘述；

具体地，主控装置20的第二接口电路24通过SPI等串行总线与矩阵交换模块31连接，可编程逻辑器件36通过FMC总线或FSMC总线连接主控装置20的第二接口电路24以及通过第三以太网物理层收发器组39与扩展装置35连接。第一以太网物理层收发器组37例如包括多路以太网物理层收发器371，从而可以连接多个视频输入处理装置321；第二以太网物理层收发器组38例如包括多路以太网物理层收发器381，从而可以连接多个视频输出处理装置331；以太网物理层收发器371和以太网物理层收发器381例如为百兆以太网物理层收发器或千兆以太网物理层收发器(当采用百兆以太网物理层收发器时，通信速率为100Mbps；当采用千兆以太网物理层收发器时，通信速率为1000Mbps)。

综上所述，本发明第三实施例中包含微控制器22、第一接口电路23和第二接口电路24的主控装置34通过与可编程逻辑器件36相连，从而可以将数据下发给可编程逻辑器件36；再由可编程逻辑器件36通过第一以太网物理层收发器组37连接视频输入处理装置32以及通过第二以太网物理层收发器组38连接视频输出处理装置33，从而实现与各个视频输入处理装置321及视频输出处理装置331之间的点对点高速通信，达到数据的高效传输；此外，通过设置扩展装置35，可以通过扩展装置35实现多台视频处理器之间的级联。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多路单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多路网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种视频处理器，其特征在于，包括：视频输入处理装置、视频输出处理装置、主控装置和背板装置；

其中，所述背板装置包括：矩阵交换模块、视频输入处理装置连接口、视频输出处理装置连接口、主控装置连接口、扩展装置连接口和可编程逻辑器件；所述矩阵交换模块连接在所述视频输入处理装置连接口和所述视频输出处理装置连接口之间，所述矩阵交换模块还连接所述主控装置连接口和所述扩展装置连接口；所述可编程逻辑器件连接所述主控装置连接口和所述扩展装置连接口、并通过第一以太网物理层收发器组连接所述视频输入处理装置连接口以及通过第二以太网物理层收发器组连接所述视频输出处理装置连接口；

所述主控装置包括：微控制器、第一接口电路和第二接口电路；所述第一接口电路连接所述微控制器并包括适于连接上位机的通讯接口，所述第二接口电路连接所述微控制器并包括连接所述背板装置的所述主控装置连接口的接插件。

2.根据权利要求1所述的视频处理器，其特征在于，所述视频输入处理装置连接口、所述视频输出处理装置连接口和所述扩展装置连接口分别通过串化器/解串器总线连接所述矩阵交换模块。

3.根据权利要求1所述的视频处理器，其特征在于，所述主控装置连接口通过串行总线与所述矩阵交换模块连接，所述可编程逻辑器件通过FMC总线或FSMC总线连接所述主控装置连接口以及通过第三以太网物理层收发器组与所述扩展装置连接口连接。

4.根据权利要求1所述的视频处理器，其特征在于，所述第一以太网物理层收发器组和所述第二以太网物理层收发器组包括百兆以太网物理层收发器或千兆以太网物理层收发器。

5.一种背板通信方法，其特征在于，所述背板通信方法适用于如权利要求1所述的视频处理器且包括：

所述背板装置经由所述主控装置连接口接收来自所述主控装置的所述第二接口电路的数据；

所述主控装置连接口传输所述数据给所述背板装置上的所述可编程逻辑器件；

所述可编程逻辑器件通过所述第一以太网物理层收发器组和所述第二以太网物理层收发器组以点对点通信方式将所述数据经由所述视频输入处理装置连接口和所述视频输出处理装置连接口发送给所述视频输入处理装置和所述视频输出处理装置。

6.根据权利要求5所述的背板通信方法，其特征在于，还包括：

所述背板装置经由所述主控装置连接口接收来自所述主控装置的所述第二接口电路的切换指令；

所述主控装置连接口传输所述切换指令给所述背板装置上的所述矩阵交换模块；

所述背板装置上的所述矩阵交换模块根据所述切换指令切换所述视频输入处理装置和所述视频输出处理装置之间的数据交换关系。

7.根据权利要求5所述的背板通信方法，其特征在于，还包括：

使所述背板装置通过与所述扩展装置连接口连接的扩展装置与另一个视频处理器形成级联，以与所述另一个视频处理器进行数据交互。

8.根据权利要求5所述的背板通信方法，其特征在于，所述第一以太网物理层收发器组和所述第二以太网物理层收发器组包括百兆以太网物理层收发器或千兆以太网物理层收发器。

9.一种视频处理器，其特征在于，包括：视频输入处理装置、视频输出处理装置、主控装置、扩展装置、矩阵交换模块和可编程逻辑器件；所述矩阵交换模块连接所述视频输入处理装置、所述视频输出处理装置、所述主控装置和所述扩展装置；所述可编程逻辑器件连接所述主控装置和所述扩展装置、并通过第一以太网物理层收发器组连接所述视频输入处理装置以及通过第二以太网物理层收发器组连接所述视频输出处理装置；

所述主控装置包括：微控制器、第一接口电路和第二接口电路；所述第一接口电路连接所述微控制器并包括适于连接上位机的通讯接口，所述第二接口电路连接所述微控制器，且所述主控装置通过所述第二接口电路与所述矩阵交换模块和所述可编程逻辑器件连接。

10.如权利要求9所述的视频处理器，其特征在于，

所述主控装置的所述第二接口电路通过串行总线与所述矩阵交换模块连接，所述可编程逻辑器件通过FMC总线或FSMC总线连接所述主控装置的所述第二接口电路以及通过第三以太网物理层收发器组与所述扩展装置连接。