CN117496920A - 一种基于hdbase-t多输入的高亮多媒体显示设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高清视频传输领域，具体涉及一种基于HDBASE‑T多输入的高亮多媒体显示设备，设备包括开关逻辑控制板、处理器、HDMI‑LVDS转换板、环境控制板、LCD、若干HDBASE‑T视频信号接收板、环境控制板和电源板；HDBASE‑T视频信号接收板用于将HDBASE‑T信号转换为HDMI信号；开关逻辑控制板从若干HDBASE‑T视频信号接收板输出的HDMI信号中选出一路HDMI信号输出到所述HDMI‑LVDS转换板；HDMI‑LVDS转换板用于将接收到的HDMI信号转换为LVDS信号，并将LVDS信号输出到LCD，环境控制板根据环境光强度控制电源板输出到LCD的电压或电流，来控制LCD的亮度，优点在于长距离传输、高亮显示、实时监控和调节显示设备的横竖屏设置，并且还能实时监控和调节显示设备的温度、光照强度、亮度等状态信息。
Description
技术领域
本发明涉及高清视频传输领域，具体涉及一种基于HDBASE-T多输入的高亮多媒体显示设备。
背景技术
HDMI线作为音/视频领域的佼佼者，同样会在使用过程中，受到距离的限制。一般情况，在传输1080P的信号下，大概最远的传输距离为20-40米，如果需要实现更远的传输，则需要借助其他设备的帮助。
常规情况，达到HDMI 2.0传输速率18Gbps的要求，30AWG几乎不能超过5米（降级支持1080P另算），28AWG不超过8米，26AWG不超过15米，最粗的24AWG一般也只能到20米，超过20米需要加一块芯片放大信号。
除了HDMI线缆外，音/视频领域还有很多接口，下面进行了罗列，传输距离非精确数值，需要根据实际情况考量。
（1）S端子：15米；（2）VGA：3+4/6VGA的传输距离是15-30米；（3）DVI-I（集成）：同时接收数字信号和模拟信号，为7-15米；（4）DisplayPort：新版本支持10米左右，有源光学DP线可以至100米以上。
发明内容
针对现有技术中的多媒体显示设备音视频线传输距离远的问题，提供了一种基于HDBASE-T多输入的高亮多媒体显示设备。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种基于HDBASE-T多输入的高亮多媒体显示设备，包括：开关逻辑控制板、处理器、HDMI-LVDS转换板、LCD、若干HDBASE-T 视频信号接收板、环境控制板和电源板；
所述HDBASE-T 视频信号接收板用于将HDBASE-T信号转换为HDMI信号，并将所述HDMI信号输出到开关逻辑控制板；
所述开关逻辑控制板，根据所述处理器输出的选择信号从若干HDBASE-T 视频信号接收板输出的HDMI信号中选出一路HDMI信号输出到所述HDMI-LVDS转换板；
所述HDMI-LVDS转换板用于将接收到的HDMI信号转换为LVDS信号，并将LVDS信号输出到LCD；
所述处理器用于控制所述HDMI-LVDS转换板实现HDMI信号到LVDS信号的转换；所述处理器还输出选择信号到所述开关逻辑控制板；
所述环境控制板用于采集处理环境信息，所述环境信息包括环境光强度；
所述环境控制板与电源板连接，根据所述环境光强度控制电源板输出到LCD的电压或电流，来控制LCD的亮度；
所述处理器还用于从所述环境控制板获取位姿信息并调整LCD显示为横屏或竖屏。
作为优选方案，所述环境控制板以PWM的方式控制电源板输出到LCD的电压或电流，用于调节LCD的亮度。
作为优选方案，所述环境控制板还用于采集设备温度信息，并根据设备温度信息来调节LCD的亮度。
作为优选方案，所述环境控制板通过温度和环境光调节屏幕亮度，具体包括以下步骤：
根据温度传感器NTC阻值对应计算出输出的数字信号值，在预先存储的数字信号值、PWM占空比和屏幕亮度对应表中，根据数字信号值输出相应的PWM数值。
作为优选方案，所述预先存储的数字信号值、PWM占空比和屏幕亮度对应关系为：
传感器输出值60000时，对应PWM占空比100%，屏幕亮度为2980nit；
传感器输出值32000时，对应PWM占空比90%，屏幕亮度为2675nit；
传感器输出值16000时，对应PWM占空比80%，屏幕亮度为2371nit；
传感器输出值8000时，对应PWM占空比70%，屏幕亮度为2060nit；
传感器输出值4000时，对应PWM占空比60%，屏幕亮度为1785nit；
传感器输出值2000时，对应PWM占空比50%，屏幕亮度为1430nit；
传感器输出值1000时，对应PWM占空比40%，屏幕亮度为1145nit；
传感器输出值500时，对应PWM占空比30%，屏幕亮度为850nit；
传感器输出值300时，对应PWM占空比20%，屏幕亮度为543nit；
传感器输出值20时，对应PWM占空比10%，屏幕亮度为285nit。
作为优选方案，所述处理器还用于从所述环境控制板获取位姿信息并调整LCD显示为横屏或竖屏，包括以下步骤：
所述处理器实时监测LCD的当前的竖屏或者横屏状态，并且将位姿信息解码为横屏解码值或竖屏解码值；
若判定出要转换为横屏状态或竖屏状态时，所述处理器给所述HDMI-LVDS转换板写入屏幕参数的EDID，并且将HDMI-LVDS芯片复位。
作为优选方案，所述环境控制板还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块用于实时输出设备状态信息，以便调试以及交互。
作为优选方案，所述HDBASE-T 视频信号接收板采用2.0协议，支持4K、USB、RS232和音频的传输。
作为优选方案，LCD背光部分采用铝板或导热硅脂散热。
作为优选方案，所述LCD背光部分还预留一组最大支持40W的PWM调速风扇接口。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：长距离传输、高亮显示、实时监控和调节显示设备的横竖屏设置。并且还能实时监控和调节显示设备的温度、光照强度、亮度等状态信息。
附图说明
图1为实施例1中的一种基于HDBASE-T多输入的高亮多媒体显示设备***框图；
图2为实施例2中的一种基于HDBASE-T多输入的高亮多媒体显示设备的具体***框架图；
图3为实施例2中的通过温度和环境光调节屏幕亮度的方法流程图；
图4为实施例2中详细***架构图。
具体实施方式
下面结合实施例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
一种基于HDBASE-T多输入的高亮多媒体显示设备，***框图如图1所示，包括：开关逻辑控制板、处理器、HDMI-LVDS转换板、LCD和若干HDBASE-T 视频信号接收板；
所述HDBASE-T 视频信号接收板用于将HDBASE-T信号转换为HDMI信号，并将所述HDMI信号输出到开关逻辑控制板；所述开关逻辑控制板，根据所述处理器输出的选择信号从若干HDBASE-T 视频信号接收板输出的HDMI信号中选出一路HDMI信号输出到所述HDMI-LVDS转换板；所述HDMI-LVDS转换板用于将接收到的HDMI信号转换为LVDS信号，并将LVDS信号输出到LCD；所述处理器用于控制所述HDMI-LVDS转换板实现HDMI信号到LVDS信号的转换；所述处理器还输出选择信号到所述开关逻辑控制板。
还包括环境控制板和电源板，所述环境控制板用于采集处理环境信息，所述环境信息包括和环境光强度；所述环境控制板与电源板连接，根据所述环境光强度控制电源板输出到LCD的电压或电流，来控制LCD的亮度；所述处理器还用于从所述环境控制板获取位姿信息并调整LCD显示为横屏或竖屏。
作为优选方案，所述环境控制板以PWM的方式控制电源板输出到LCD的电压或电流。
作为优选方案，所述处理器还用于从所述环境控制板获取位姿信息并调整LCD显示为横屏或竖屏包括以下步骤：
所述处理器实时监测LCD的当前的竖屏或者横屏状态，并且将位姿信息解码为横屏解码值或竖屏解码值；
若判定出要转换为横屏状态或竖屏状态时，所述处理器给所述HDMI-LVDS转换板写入屏幕参数的EDID，并且将HDMI-LVDS芯片复位。
作为优选方案，所述环境控制板还用于采集设备温度信息，并根据设备温度信息来调节LCD的亮度。
作为优选方案，所述环境控制板还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块。用于监控HDBASE-T显示设备的横竖屏设置、温度、光照强度、亮度等状态信息，进行远程数据交互，特别地，可以远程调节显示器横竖屏状态，可以远程调节显示设备的亮度。
作为优选方案，所述HDBASE-T 视频信号接收板采用2.0协议，支持4K、USB、RS232和音频的传输。
作为优选方案，LCD背光部分采用铝板以及导热硅脂，将LCD背光部分的热量导致背板。
作为优选方案，所述背板上还安装了用于散热的风扇，以促进散热。
实施例2
一种基于HDBASE-T多输入的高亮多媒体显示设备的具体***框架图如图2所示，包括HDBASE-T 视频信号接收板、Switch Board、HDMI-LVDS转换板、MCU、环境控制板、LCD（LCD模组可带触摸）和电源板等。
HDBASE-T 视频信号接收板（HDBASE-T Board），信号处理芯片用的是VS2310RX，主要功能是将HDBASE-T信号处理转换为TMDS（HDMI）信号、以及解析出USB、RS232、音频等信号。在本发明中只用USB信号做数据传输。
Switch Board，主要功能做逻辑控制，HDMI_IN1、USB_IN1、HDMI_IN2、USB_IN2、Select作为该小板的输入信号，Select是选择视频信号来自哪一路，如果是0电平，HDMI2:1SWITCH、USB SWITCH都会以默认第一路输入信号，也就是（HDMI_IN1、USB_IN1），然后输出到（HDMI OUT、USB OUT），Select信号来自VIDEO Board。Select之所以不用HPD信号，是因为在有些情况是所有外部接口都***设备，但是需要显示有画面的内容，或者优先显示第一路，就需要检测HDMI的CLK信号来实现；在此之前所有来自外界的信号都必须转换为HDMI信号。因为数据传输是利用RS232实现，故此，利用USB TO UART（XR21V1414）将USB信号转换为RS232串口信号。这样做是为了节省成本。数据流如图3：
VIDEO Board，包括HDMI-LVDS转换板和MCU，主要功能是做HDMI-LVDS以及显示控制逻辑，MCU接收环境控制板输出的IR Data信号，主要功能是根据IR Data信号切换横竖屏，MCU接收还输出select信号到Switch Board，用于选择输入LCD的信号源。IR Data信号被MCU (STM8L101F3P6)接收到，MCU就会以编码规则处理，如：竖屏解码后的值为0X10，接收到此值就会将屏幕转换为竖屏。ACC Sensor是姿态传感器，主要检测目前设备处于竖屏或者横屏状态，如果目前处于横屏状态，由于使用需求需要竖屏，可以直接将屏幕直接旋转，ACCSensor会触发信号，给MCU数据，MCU会重新给HDMI-LVDS(LT8619C)转换芯片写入该屏幕参数的EDID，并且将HDMI-LVDS芯片复位，此操作是使屏幕在相应的分辨率下正常显示。HDMI-LVDS转换芯片是将HDMI信号转换为LVDS，目前像大尺寸屏幕使用LVDS接口是主流，也是性价比最高的。
环境控制板，主要功能是采集处理环境信息，IR Sensor、Ambient Sensor和NTC分别采集客户遥控信息（客户手动通过遥控器，设置的横竖屏，亮度等信息）、环境光强度信息以及设备温度信息。环境控制板上面还搭载一个CYPRESS(CYBLE-014008-00)蓝牙模块，它也可以做简单的数据处理，搭载32-bit processor，环境光与温度信息都是该模块负责处理，环境光信息主要控制屏幕在光照强度不同下的屏幕亮度，温度信息主要是负责低温缓起与高温降低屏幕亮度，从而降低功耗来降低设备温度，以确保能在正常工作范围内工作，调光不单单是常规调光，分别兼有冷启动，热保护以及风扇动作，若是在冬天极端零下30℃条件下启动，一般LCD无法正常显示，但定制LCD因需求亮度高，故此LED设计整个面板都是，本身发热就可使内部温度逐渐上升到工作条件，做到了特别严寒地区户外显示特性，当在温度过高时通过控制风扇自主散热，通过温度，环境光强度以及***内部温度达到平衡状态。通过温度和环境光调节屏幕亮度的方法流程图如图4所示，具体包括以下步骤：
MCU初始化之后，首先判断IR是否有信息，若是，则判断是否为亮度调节信息，若是，则判断档位是否加1，是，则当前档位加1，并查找表2得到当前档位，输出相应的PWM数值，从而LCD模组根据PWM数值调节亮度。
若判断档位是否加1是为否，则当前档位减一，并查表2得到当前档位，输出相应地PWM值，从而LCD模组根据PWM数值调节亮度。
若判断IR没有信息，则判断温度是否超限，是，则降低屏幕亮度，否，则获取环境光传感器光感值，根据环境电镀调节屏幕亮度，输出相应地PWM值，从而LCD模组根据PWM数值调节亮度。
该图是在“判断IR有无信息？”分为两路，分别为红外IR信号与***自动调节信号，在IR信号下，优先级最高，可以调节横竖屏，亮度，在调节亮度时，只有亮度加和减，否则退出IR调节，进入***自动调节。在亮度加减时，首先会判断***当前温度在可调节范围内（就是当前温度最大支持的亮度），然后判断接收到的IR信号是加还是减一档，对应表2的10档亮度；在***自动调节中就可通过当前温度，光感值来自动调节屏幕亮度和风扇速度，可以做到1%的步进。
另外，还包括冷启动和热保护，冷启动是***初始化后，通过NTC知道当前温度满足启动条件，然后打开屏幕背光来慢慢提升主板温度，进而满足启动条件；热保护是当***风扇不足以满足散热需求，从而降低屏幕亮度，进而降低发热量来满足***正常工作的条件。
蓝牙模块还可以给设备管理者或者设备开发者实时发设备状态信息，以便调试以及交互。CYBLE-014008-00模块处理完Ambient Sensor和NTC传感器数据，就会通过与电源板连接的控制线，以PWM的方式控制屏幕的亮度，该 PWM的方式控制屏幕的亮度通过内部均衡算法，输出当前***相对平衡的PWM，PWM使用常用的20KHz。表1为温度传感器NTC阻值与AD值（AD值就是表2的传感器输出值）之间对应关系：R2(25℃)=5000Ω，B(25/50℃)=3936K,B(25/85℃)=3977K, B(25/100℃)=3989Ω, R1=26.1KΩ。
上式中，R2(25℃)是NTC在25℃下的阻值，B常数(25/50℃)，B常数(25/85℃)，B常数(25/100℃)，以上参数都可以在NTC规格书中查询到，R1为串联分压电阻。
表1为NTC阻值与AD值之间的对应关系
表2：表示经过测试匹配后光感与和屏幕之间的关系
详细***架构图如图4所示，本发明配合采用的高亮的32寸的屏幕组件，由于需求要亮度达到了3000nit,故此原厂屏幕背光无法满足需求，是经过增加背光灯珠更改后的背光，因此随之功率达到138W，产生的热量也很高，屏幕背光部分的散热采用增加大面积铝板以及配合导热硅脂，将背光部分的热量导到背板，达到辅助散热功效，并且有预留最大40W的风扇接口来主动散热。经过测试已达到正常运行的条件。
要想运行如上的大功率屏幕组件，大功率屏幕组件是由VIDEO Board提供视频信号，电源板提供一个稳定且可靠的供电电源***，背光电压采用了24V电源，LCD屏幕使用12V电源，基于供电需求设计电源板，背光控制、屏幕亮度等都在电源板，保证屏幕组件正常运行。
HDBASE-T采用的是2.0协议，支持4K、USB、RS232和音频的传输。
距离可以达到100M，方便进行连接。HDMI-LVDS转接板和环境板，进行整个屏幕的控制，实现自动调光、蓝牙、以及自动调节温度变化。
最后应说明的是：以上详细描述的实施例仅为该发明的较佳实践，并不能以此来限定本发明的权利范围，对前述各实施例所记载的技术方案进行等同替换，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范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种基于HDBASE-T多输入的高亮多媒体显示设备，其特征在于，包括：开关逻辑控制板、处理器、HDMI-LVDS转换板、LCD、若干HDBASE-T 视频信号接收板、环境控制板和电源板；
所述HDBASE-T 视频信号接收板用于将HDBASE-T信号转换为HDMI信号，并将所述HDMI信号输出到开关逻辑控制板；
所述开关逻辑控制板，根据所述处理器输出的选择信号从若干HDBASE-T 视频信号接收板输出的HDMI信号中选出一路HDMI信号输出到所述HDMI-LVDS转换板；
所述HDMI-LVDS转换板用于将接收到的HDMI信号转换为LVDS信号，并将LVDS信号输出到LCD；
所述处理器用于控制所述HDMI-LVDS转换板实现HDMI信号到LVDS信号的转换；所述处理器还输出选择信号到所述开关逻辑控制板；
所述环境控制板用于采集处理环境信息，所述环境信息包括环境光强度；
所述环境控制板与电源板连接，根据所述环境光强度控制电源板输出到LCD的电压或电流，来控制LCD的亮度；
所述处理器还用于从所述环境控制板获取位姿信息并调整LCD显示为横屏或竖屏。
2.如权利要求1所述的一种基于HDBASE-T多输入的高亮多媒体显示设备，其特征在于，所述环境控制板以PWM的方式控制电源板输出到LCD的电压或电流，用于调节LCD的亮度。
3.如权利要求2所述的一种基于HDBASE-T多输入的高亮多媒体显示设备，其特征在于，所述环境控制板还用于采集设备温度信息，并根据设备温度信息来调节LCD的亮度。
4.如权利要求3所述的一种基于HDBASE-T多输入的高亮多媒体显示设备，其特征在于，所述环境控制板通过温度和环境光调节屏幕亮度，具体包括以下步骤：
根据温度传感器NTC阻值对应计算出输出的数字信号值，在预先存储的数字信号值、PWM占空比和屏幕亮度对应表中，根据数字信号值输出相应的PWM数值。
5.如权利要求4所述的一种基于HDBASE-T多输入的高亮多媒体显示设备，其特征在于，所述预先存储的数字信号值、PWM占空比和屏幕亮度对应关系为：
传感器输出值60000时，对应PWM占空比100%，屏幕亮度为2980nit；
传感器输出值32000时，对应PWM占空比90%，屏幕亮度为2675nit；
传感器输出值16000时，对应PWM占空比80%，屏幕亮度为2371nit；
传感器输出值8000时，对应PWM占空比70%，屏幕亮度为2060nit；
传感器输出值4000时，对应PWM占空比60%，屏幕亮度为1785nit；
传感器输出值2000时，对应PWM占空比50%，屏幕亮度为1430nit；
传感器输出值1000时，对应PWM占空比40%，屏幕亮度为1145nit；
传感器输出值500时，对应PWM占空比30%，屏幕亮度为850nit；
传感器输出值300时，对应PWM占空比20%，屏幕亮度为543nit；
传感器输出值20时，对应PWM占空比10%，屏幕亮度为285nit。
6.如权利要求1所述的一种基于HDBASE-T多输入的高亮多媒体显示设备，其特征在于，所述处理器还用于从所述环境控制板获取位姿信息并调整LCD显示为横屏或竖屏，包括以下步骤：
所述处理器实时监测LCD的当前的竖屏或者横屏状态，并且将位姿信息解码为横屏解码值或竖屏解码值；
若判定出要转换为横屏状态或竖屏状态时，所述处理器给所述HDMI-LVDS转换板写入屏幕参数的EDID，并且将HDMI-LVDS芯片复位。
7.如权利要求1所述的一种基于HDBASE-T多输入的高亮多媒体显示设备，其特征在于，所述环境控制板还包括蓝牙模块，所述蓝牙模块用于实时输出设备状态信息，以便调试以及交互。
8.如权利要求1所述的一种基于HDBASE-T多输入的高亮多媒体显示设备，其特征在于，所述HDBASE-T 视频信号接收板采用2.0协议，支持4K、USB、RS232和音频的传输。
9.如权利要求1-8任一所述的一种基于HDBASE-T多输入的高亮多媒体显示设备，其特征在于，LCD背光部分采用铝板或导热硅脂散热。
10.如权利要求9所述的一种基于HDBASE-T多输入的高亮多媒体显示设备，其特征在于，所述LCD背光部分还预留一组最大支持40W的PWM调速风扇接口。
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