CN117496920B - 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 (6)
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;
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;
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;
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;
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;
通过温度和环境光调节屏幕亮度具体包括以下步骤:
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,并查找对应关系得到当前档位,输出相应的PWM数值,根据PWM数值调节LCD的亮度;
若判断档位是否加1,判断为否,则当前档位减一,并查对应关系得到当前档位,输出相应的PWM值,根据PWM数值调节LCD的亮度;
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,根据环境亮度调节屏幕亮度,输出相应地PWM值,根据PWM数值调节亮度;
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,然后判断接收到的IR信号是加还是减一档,对应关系中对应档位亮度;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;
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提升主板温度;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。
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。
3.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。
4.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。
5.如权利要求1-4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。
6.如权利要求5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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