專利名稱：帶有多路視頻監(jiān)控的人機(jī)界面系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及人機(jī)界面系統(tǒng)，特別涉及帶有視頻監(jiān)控的人機(jī)界面系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前市場(chǎng)上還未發(fā)現(xiàn)其它廠商將多路視頻模塊嵌入到嵌入式通用人機(jī)界面系統(tǒng)中的產(chǎn)品。 目前市場(chǎng)上有使用帶觸控操作的工控計(jì)算機(jī)加視頻釆集卡的系統(tǒng)，該方案類似專用的監(jiān)控系統(tǒng)， 視頻部分采用高速DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)或ASIC (專用集成電路)，通過(guò)PCI或PCIE總線與工 控計(jì)算機(jī)相連，高昂的成本、較大的體積以及發(fā)熱量大等先天條件限制了其在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的大量 運(yùn)用。
另外，也有一些系統(tǒng)配設(shè)了專門的視頻合成模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)在人機(jī)界面上的多路視頻監(jiān)控，其 基本原理仍然是靠自身配備高性能DSP或ASIC來(lái)實(shí)現(xiàn)。但這種以專用DSP芯片為視頻模塊的技 術(shù)同樣成本很高，參數(shù)更改也很麻煩，同時(shí)安裝、使用都非常不便。現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)框如圖1 所示。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)一種帶有視頻監(jiān)控的人機(jī)界面系統(tǒng)，成本低且 安裝、操作方便。
為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案 . 一種帶有視頻監(jiān)控的人機(jī)界面系統(tǒng)，包括系統(tǒng)處理單元(CPU)，用于運(yùn)行操作系統(tǒng)和運(yùn)用 軟件；圖形處理單元(GPU)，用于對(duì)視頻圖像和組態(tài)畫(huà)面進(jìn)行合成處理；其不同之處在于，還 包括與圖形處理單元(GPU)連接的圖像處理單元，用于完成多路視頻數(shù)據(jù)的合成及個(gè)性化操作； 圖像處理單元與系統(tǒng)處理單元之間還以I2C方式連接，以接受系統(tǒng)處理單元(CPU)的指令完成 各種功能。
為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，還包括與圖形處理單元(GPU)相連的顯示單元，即液晶顯示 模塊。
作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述系統(tǒng)處理單元(CPU)使用主頻400MHz、兼容ARM指令集的一個(gè)片上系統(tǒng)(SOC)。
作為對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述圖像處理單元采用具有四通道高品質(zhì)視頻解碼的芯片， 其內(nèi)部集成4路10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。
本實(shí)用新型通過(guò)將視頻模塊集成到系統(tǒng)主板上，無(wú)需專門的DSP或ASIC來(lái)控制調(diào)整，而由 系統(tǒng)處理單元通過(guò)板級(jí)總線直接發(fā)送指令到視頻模塊，實(shí)時(shí)更改參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)普通嵌入式人機(jī) 界面產(chǎn)品具備多達(dá)4路的視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，并且用戶能根據(jù)需要實(shí)時(shí)調(diào)整視頻的顯示狀態(tài)。


圖l是現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)框圖2是本實(shí)用新型的原理框圖3是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的方案布置圖4是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的線路簡(jiǎn)圖5是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的視頻數(shù)據(jù)輸入線路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
本實(shí)用新型所述帶有視頻監(jiān)控的人機(jī)界面系統(tǒng)，如圖2所示，包括系統(tǒng)處理單元，用于運(yùn) 行操作系統(tǒng)和運(yùn)用軟件；圖形處理單元(GPU),用于對(duì)視頻圖像和組態(tài)畫(huà)面進(jìn)行合成處理；與 圖形處理單元(GPU)連接的圖像處理單元，用于完成多路視頻數(shù)據(jù)的合成及個(gè)性化操作；同時(shí) 圖像處理單元與系統(tǒng)處理單元以I2C方式連接，以接受系統(tǒng)處理單元的指令完成各種功能；以 及與圖形處理單元(GPU)的顯示單元，即液晶顯示模塊。
如圖3所示，是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的方案布置圖。該方案以U4、 U5、 U7、 U8部分為 核心，輔助以U1、 U2、 U3、 U6部分來(lái)實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的。
具體的，M是本方案中的系統(tǒng)處理單元(CPU)，使用兼容ARM指令集的Xscale架構(gòu)，主頻 400MHz,用于運(yùn)行操作系統(tǒng)和運(yùn)用軟件。由于本系統(tǒng)釆用開(kāi)源Linux操作系統(tǒng)，使用自主開(kāi)發(fā) 的GUI軟件，這對(duì)CPU性能有一定的要求。
U1是SRAM，主要用于存儲(chǔ)用戶配方數(shù)據(jù)，掉電后由后備電源供電，保證里面數(shù)據(jù)不丟失。
U2是SDRAM，平時(shí)主程序的運(yùn)行均在這里。U3系統(tǒng)存儲(chǔ)器，主要用于存放著系統(tǒng)bootloader、 Linux內(nèi)核、GUI以及各種驅(qū)動(dòng)程序。
U5是圖形處理器，其主要作用是對(duì)顯示圖形作硬件上的加速變換，處理U8輸入的視頻信號(hào), 并將視頻信號(hào)疊加到原始畫(huà)面上，其本身的寄存器空間、顯存空間映射到U4的存儲(chǔ)空間上，同 時(shí)也能作為協(xié)處理器工作。它與主CPU之間通過(guò)32位數(shù)據(jù)線，25位地址線連接，U4可以讀寫(xiě) U5內(nèi)部所有寄存器及存儲(chǔ)空間。同時(shí)U5還自帶一個(gè)LCD控制器。
U6是系統(tǒng)顯存，主要用于存放顯示數(shù)據(jù)，包括畫(huà)面底層數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)。
U7視頻圖像存儲(chǔ)器，主要用于存放處理過(guò)程中的視頻圖像。
U8圖像處理單元，采用具有四通道高品質(zhì)視頻解碼的芯片，其內(nèi)部集成4路IO位模數(shù)轉(zhuǎn) 換器(ADC)，主要用于完成4路視頻圖像的合成，縮放等功能。U5與U8主要存在視頻數(shù)據(jù)的 交換。U5以BT601格式接收來(lái)自U8的視頻數(shù)據(jù)，然后根據(jù)需要對(duì)其進(jìn)行縮放，圖層疊加處理。
圖4所示是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的線路簡(jiǎn)圖。圖3、圖4所示本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的系 統(tǒng)工作原理如下
當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)后，U4通過(guò)I2C總線對(duì)U8進(jìn)行初始化,使其能夠接收4路PAL制或NTSC制CVBS (復(fù)合視頻)信號(hào)，U8分別對(duì)4路模擬視頻信號(hào)AD轉(zhuǎn)換后按需要進(jìn)行4路或3路或2路合成一 路符合ITU. BT601協(xié)議的視頻信號(hào)流，也可以直接將其中一路選通傳輸?shù)経5。當(dāng)使用多路合成 時(shí)，可根據(jù)需要通過(guò)I2C總線修改U8特定寄存器的值來(lái)調(diào)整各路視頻圖像的位置、大小和顯示 方式(比如垂直鏡像顯示等)。
U5從U8接收到視頻信號(hào)后，可根據(jù)需要調(diào)整其在LCD (液晶顯示器)上的不同顯示位置和 顯示大小，也可以可根據(jù)需要截取當(dāng)前視頻幀，保存視頻幀的數(shù)量和系統(tǒng)內(nèi)存大小有關(guān)。
在本實(shí)用新型實(shí)施例中，U8部分外圍主要包括4路模擬視頻輸入。如圖5示，復(fù)合視頻信 號(hào)(CVBS)通過(guò)電阻分壓后經(jīng)電容C耦合輸入到視頻處理芯片內(nèi)。為了提供可靠性，降低視頻 數(shù)據(jù)線上的干擾對(duì)芯片的損傷，本方案中在每路視頻輸入處放置了一個(gè)模擬視頻信號(hào)專用保護(hù) 器件D。
由于工業(yè)用人機(jī)界面上所需的視頻監(jiān)控一般只需能實(shí)時(shí)察看設(shè)備某部分的運(yùn)行狀態(tài)、產(chǎn)線 狀態(tài)以及周圍環(huán)境的一個(gè)狀態(tài)，能實(shí)現(xiàn)單幀圖像的存儲(chǔ)即可。本實(shí)用新型將視頻模塊集成到人 機(jī)界面中，并可接收多達(dá)四路的模擬視頻輸入，完全滿足了市場(chǎng)的這一需求。
以上為本實(shí)用新型的最佳實(shí)施方式，依據(jù)本實(shí)用新型公開(kāi)的內(nèi)容，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 能夠顯而易見(jiàn)地想到的一些雷同、替代方案，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種帶有視頻監(jiān)控的人機(jī)界面系統(tǒng)，包括系統(tǒng)處理單元(CPU)，用于運(yùn)行操作系統(tǒng)和運(yùn)用軟件；圖形處理單元(GPU)，用于對(duì)視頻圖像和組態(tài)畫(huà)面進(jìn)行合成處理；其特征在于，還包括與圖形處理單元(GPU)連接的圖像處理單元，用于完成多路視頻數(shù)據(jù)的合成及個(gè)性化操作；圖像處理單元與系統(tǒng)處理單元之間還以I2C方式連接，以接受系統(tǒng)處理單元(CPU)的指令完成各種功能。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有多路視頻監(jiān)控的人機(jī)界面系統(tǒng)，其特征在于，還包括與 圖形處理單元(GPU)相連的顯示單元，即液晶顯示模塊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有多路視頻監(jiān)控的人機(jī)界面系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng) 處理單元(CPU)使用主頻400MHz、兼容ARM指令集的一個(gè)片上系統(tǒng)(SOC)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有多路視頻監(jiān)控的人機(jī)界面系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像 處理單元采用具有四通道高品質(zhì)視頻解碼的芯片，其內(nèi)部集成4路10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及人機(jī)界面系統(tǒng)，特別涉及帶有視頻監(jiān)控的人機(jī)界面系統(tǒng)，包括系統(tǒng)處理單元，用于運(yùn)行操作系統(tǒng)和運(yùn)用軟件；圖形處理單元，用于對(duì)視頻圖像和組態(tài)畫(huà)面進(jìn)行合成處理；其不同之處在于，還包括與圖形處理單元連接的圖像處理單元，用于完成多路視頻數(shù)據(jù)的合成及個(gè)性化操作；圖像處理單元與系統(tǒng)處理單元之間還以I2C方式連接，以接受系統(tǒng)處理單元的指令完成各種功能。本實(shí)用新型通過(guò)將視頻模塊集成到系統(tǒng)主板上，由系統(tǒng)處理單元通過(guò)板級(jí)總線直接發(fā)送指令到視頻模塊，實(shí)時(shí)更改參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)普通嵌入式人機(jī)界面產(chǎn)品具備多達(dá)4路的視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，并且用戶能根據(jù)需要實(shí)時(shí)調(diào)整視頻的顯示狀態(tài)。
文檔編號(hào)H04N7/18GK201341201SQ20082020484
公開(kāi)日2009年11月4日 申請(qǐng)日期2008年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月2日
發(fā)明者歐陽(yáng)運(yùn)升, 池家武, 馬學(xué)童 申請(qǐng)人:上海步科電氣有限公司