專利名稱：一種數(shù)字高清光端機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種數(shù)字高清光端機，更具體地說，是一種應用于數(shù)字高清民用 閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)(HDCCTV)中光纖傳輸SDI信號的數(shù)字高清光端機。
背景技術：
民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)(CCTV)采用復合視頻的傳輸格式，75歐姆BNC連接器和 75歐姆同軸電纜，系統(tǒng)宜由攝像、傳輸、顯示及控制等四個主要部分組成。當需要記錄監(jiān)視 目標的圖像時，應設置錄像裝置。在監(jiān)視目標的同時，當需要監(jiān)聽聲音時，可配置聲音傳輸、 監(jiān)聽和記錄系統(tǒng)。 民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)(CCTV)技術不斷發(fā)展，各種新方案，新技術陸續(xù)推出，傳 統(tǒng)的模擬監(jiān)視系統(tǒng)清晰度不高，遠不能達到高清的標準。數(shù)字高清民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng) (HDCCTV)，是指清晰度達到高清標準，即指清晰度達到720P或者1080I&P，同時傳輸數(shù)字信 號，高清化，數(shù)字化的監(jiān)視系統(tǒng)。 目前符合高清標準的接口有很多，例如HDMI接口，但如果應用于安防領域，則存 在兩個問題，一個是傳輸距離比較短，只有幾米至十幾米的傳輸距離；另一個是采用專用接 口 ，不能與現(xiàn)有的模擬監(jiān)控系統(tǒng)BNC連接器相兼容。 SDI接口應用于廣播電視領域，采用75歐姆BNC連接器和75歐姆同軸電纜，和現(xiàn) 有模擬系統(tǒng)一致，如果用在安防監(jiān)控系統(tǒng)，則可以互相兼容。SDI采用同軸電纜，可以傳輸 100米的距離，傳輸距離相對較遠，完全可以滿足在一些小型系統(tǒng)上的應用。但在一些比較
大型的系統(tǒng)，特別是傳輸距離遠遠超過ioo米，則不能滿足應用的要求，所以，開發(fā)一種適
用于安防領域的SDI光端機十分必要。 現(xiàn)在市面上的光端機，很多都是應用于通信領域的，并不能傳輸視頻信號。而普通 的視頻光端機，如名稱為"光端機"，專利號為"ZL200620007389. 3"的中國專利，名稱為"一 種數(shù)字視頻光端機"，專利號為"200520117066. 5"的中國專利，均涉及一種光端機，其傳輸 信號為普通清晰度的模擬視頻，不涉及SDI數(shù)字高清視頻信號的傳輸技術。 專利名為"光端發(fā)射機和光端接收機"，專利號為ZL200720195127. 9的中國專利， 涉及傳輸SDI信號的光端機，并采用將SDI/HDSDI矩陣技術和光傳輸技術相結(jié)合，賦予光端 機多輸入和多輸出的結(jié)構，以滿足用戶潛在的對傳輸可靠性的要求。但該設備沒有涉及音 頻、通訊數(shù)據(jù)的傳輸。 按照民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)(CCTV)宜由攝像、傳輸、顯示及控制等四個主要部分 組成，需要時，還應設置錄像設備、音頻傳輸、監(jiān)聽、記錄設備的要求，現(xiàn)有SDI光端機不能 滿足要求。 現(xiàn)有SDI光端機應用于HDCCTV系統(tǒng)，存在以下問題 1、現(xiàn)有SDI光端機不能實現(xiàn)控制信號的雙向傳輸功能，不能滿足HDCCTV系統(tǒng)對前 中后端所有設備的控制要求。 2、現(xiàn)有SDI光端機不能實現(xiàn)對音頻的雙向傳輸，不能滿足HDCCTV系統(tǒng)監(jiān)聽和雙向
3對講的要求。 3、現(xiàn)有SDI光端機價格高昂，不利于在民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)上應用。
實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術的缺點，本實用新型的目的是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)單向SDI數(shù)字視頻
信號傳輸、雙向音頻信號傳輸、雙向通訊數(shù)據(jù)傳輸、結(jié)構簡單的數(shù)字高清光端機。 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案為 —種數(shù)字高清光端機，包括發(fā)送機和接收機，所述發(fā)送機包括第一 FPGA模塊及與 第一 FPGA模塊連接的第一光收發(fā)模塊、SDI輸入模塊、第一數(shù)據(jù)接收模塊、第一數(shù)據(jù)發(fā)送模 塊、第一音頻ADC模塊、第一音頻DAC模塊，第一數(shù)據(jù)接收模塊、第一數(shù)據(jù)發(fā)送模塊還與第一 串口電平轉(zhuǎn)換模塊連接，第一FPGA模塊接收來自SDI輸入模塊的SDI信號，將音頻和通訊 數(shù)據(jù)嵌入并行SDI信號，再將并行SDI信號轉(zhuǎn)為串行SDI信號后發(fā)送給第一光收發(fā)模塊，并 由第一光收發(fā)模塊發(fā)送； 所述接收機包括第二FPGA模塊及與第二FPGA模塊連接的第二光收發(fā)模塊、SDI輸 出模塊、第二數(shù)據(jù)接收模塊、第二數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、第二音頻ADC模塊、第二音頻DAC模塊，第 二數(shù)據(jù)接收模塊、第二數(shù)據(jù)發(fā)送模塊還與第二串口電平轉(zhuǎn)換模塊連接，第二 FPGA模塊接收 來自第二光收發(fā)模塊的嵌有音頻和通訊數(shù)據(jù)的串行SDI信號，將其轉(zhuǎn)為并行SDI信號后進 行解嵌，并將音頻和通訊數(shù)據(jù)分別發(fā)送給第二音頻DAC模塊及第二數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，由SDI輸 出模塊輸出并行SDI信號。 SDI輸入/輸出模塊為高清的HD-SDI并向下兼容標清的SD-SDI，兼容現(xiàn)有模擬 CCTV系統(tǒng)。 所述數(shù)字高清光端機是多路數(shù)字高清光端機，通過增加FPGA模塊、光收發(fā)模塊、
SDI輸入模塊、SDI輸出模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、音頻ADC模塊、音頻DAC模塊、
串口電平轉(zhuǎn)換模塊，以上一個或多個以及相應組合而實現(xiàn)多路數(shù)字高清光端機。 所述第一數(shù)據(jù)接收/發(fā)送模塊嵌入在第一 FPGA模塊上，第二數(shù)據(jù)接收/發(fā)送模塊
嵌入在第二FPGA模塊上。 所述第一FPGA模塊包括數(shù)據(jù)分離模塊，其接收第一光收發(fā)模塊的反向音頻和通 訊數(shù)據(jù)，并將反向音頻和通訊數(shù)據(jù)分離后分別發(fā)送至第一音頻DAC模塊及第一數(shù)據(jù)發(fā)送模 塊； 所述第二 FPGA模塊包括數(shù)據(jù)合成模塊，其接收第二音頻ADC模塊的反向音頻數(shù)據(jù) 及第二數(shù)據(jù)接收模塊的反向通訊數(shù)據(jù)，并將反向音頻和通訊數(shù)據(jù)合成后發(fā)送至第二光收發(fā) 模塊。 所述發(fā)送機和接收機通過擴展10接口外接視頻AD/DA實現(xiàn)帶視頻接口 。 所述發(fā)送機和接收機通過擴展10接口外接DVI發(fā)送/接收芯片實現(xiàn)帶DVI接口 。 所述發(fā)送機和接收機通過擴展10接口外接VGA ADC/DAC芯片實現(xiàn)帶VGA接口 。 所述發(fā)送機和接收機通過擴展10接口外接以太網(wǎng)處理芯片實現(xiàn)帶網(wǎng)絡信號通 道。 與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有如下優(yōu)勢 1、模塊化設計，可通過擴展IO接口增減模塊實現(xiàn)不同功能，結(jié)構更簡單；[0028] 2、采用FPGA編程實現(xiàn)系統(tǒng)功能，成本更低，性能更強； 3、在SDI嵌入了雙向通訊數(shù)據(jù)傳輸功能，方便地實現(xiàn)對系統(tǒng)前中后端的控制； 4、在SDI嵌入了雙向音頻信號傳輸功能，方便地實現(xiàn)了系統(tǒng)前中后端對講和監(jiān) 聽。 5、 SDI為高清的HD-SDI并向下兼容標清的SD-SDI，兼容現(xiàn)有模擬CCTV系統(tǒng)。
圖1為本實用新型的發(fā)送機框圖； 圖2為本實用新型的接收機框圖； 圖3為發(fā)送機和接收機一體圖； 圖4為發(fā)送機系統(tǒng)結(jié)構圖； 圖5為接收機系統(tǒng)結(jié)構圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型進行詳細的描述。 如圖l所示，本實用新型發(fā)送機框圖.其中，SDI輸入模塊、音頻ADC模塊、音頻DAC 模塊、光收發(fā)模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊分別與FPGA模塊連接。串口電平轉(zhuǎn)換模塊 與數(shù)據(jù)接收模塊和數(shù)據(jù)發(fā)送模塊連接。 如圖2所示，本實用新型接收機框圖。其中，SDI輸出模塊、音頻ADC模塊、音頻DAC 模塊、光收發(fā)模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊分別與FPGA模塊連接。串口電平轉(zhuǎn)換模塊 與數(shù)據(jù)接收模塊和數(shù)據(jù)發(fā)送模塊連接。 如圖3所示，由于本實用新型接收機和發(fā)送機的核心均為FPGA模塊通過軟件編程 實現(xiàn)，并且其它模塊也基本相同，為方便生產(chǎn)，節(jié)省成本，將發(fā)送機和接收機在同一PCB上 實現(xiàn)，根據(jù)需要燒錄相應發(fā)送機或接收機程序，并貼裝對應器件實現(xiàn)對應功能。圖3揭示了 發(fā)送機和接收機一體板的框圖。 如圖4所示，為本實用新型發(fā)送機實施例系統(tǒng)結(jié)構圖。SDI信號輸入，首先通過SDI 輸入模塊，該模塊由包括75歐姆BNC連接器和相應SDI電纜均衡以及對應電路，SDI電纜均 衡可以采用型號為LMH0034的芯片。經(jīng)過均衡處理的SDI信號輸入FPGA模塊，在FPGA模 塊中由軟件實現(xiàn)SDI串行轉(zhuǎn)并行。 由于音頻輸入是模擬信號，所以設置了音頻ADC模塊，將音頻轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，可 以采用型號為CS5343的芯片加以實現(xiàn)。轉(zhuǎn)換后的音頻為I2S信號，在FPGA模塊中，通過軟 件將該音頻信號嵌入到SDI信號中。 同樣，通訊數(shù)據(jù)輸入經(jīng)過串口電平轉(zhuǎn)換模塊，轉(zhuǎn)換為數(shù)字的TTL信號。所述串口電 平轉(zhuǎn)換模塊可以采用型號為MAX232的芯片。轉(zhuǎn)換后的TTL信號接入FPGA模塊，在FPGA模 塊中，通過軟件生成通訊的數(shù)據(jù)接收模塊，接收并將該信號嵌入到SDI中。 嵌入了音頻和通訊數(shù)據(jù)的并行SDI信號，還需要在FPGA模塊中進一步還原為串行 SDI信號，經(jīng)過SDI并行轉(zhuǎn)串行處理后的嵌入音頻和通訊數(shù)據(jù)的SDI信號發(fā)送給光收發(fā)模 塊，并由光收發(fā)模塊發(fā)送。光收發(fā)模塊可以選用規(guī)格為雙向，速率2. 5G，SFP或1X9封裝的 通用器件。所述SDI是HD-SDI，并向下兼容SD-SDI。[0045] 本實用新型數(shù)字高清端端機的音頻和通訊數(shù)據(jù)是雙向的，在光收發(fā)模塊，同時有 反向的音頻和通訊數(shù)據(jù)接入FPGA模塊。在FPGA模塊中，通過數(shù)據(jù)分離，還原數(shù)字的音頻信 號和通訊數(shù)據(jù)。音頻信號經(jīng)過音頻DAC模塊，還原為模擬音頻信號輸出。音頻DAC模塊可 以選用型號為CS4334芯片。通訊數(shù)據(jù)通過FPGA模塊生成通訊的數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，連接串口 電平轉(zhuǎn)換模塊輸出。串口電平轉(zhuǎn)換模塊可以選用型號為MAX232的芯片。 FPGA模塊可以選用型號為LEF2M20SE的芯片。 如圖5所示，為本實用新型接收機實施例系統(tǒng)結(jié)構圖，結(jié)構和發(fā)送機基本相同，數(shù) 據(jù)流相反。
權利要求一種數(shù)字高清光端機，包括發(fā)送機和接收機，其特征在于所述發(fā)送機包括第一FPGA模塊及與第一FPGA模塊連接的第一光收發(fā)模塊、SDI輸入模塊、第一數(shù)據(jù)接收模塊、第一數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、第一音頻ADC模塊、第一音頻DAC模塊，第一數(shù)據(jù)接收模塊、第一數(shù)據(jù)發(fā)送模塊還與第一串口電平轉(zhuǎn)換模塊連接，第一FPGA模塊接收來自SDI輸入模塊的SDI信號，將音頻和通訊數(shù)據(jù)嵌入并行SDI信號，再將并行SDI信號轉(zhuǎn)為串行SDI信號后發(fā)送給第一光收發(fā)模塊，并由第一光收發(fā)模塊發(fā)送；所述接收機包括第二FPGA模塊及與第二FPGA模塊連接的第二光收發(fā)模塊、SDI輸出模塊、第二數(shù)據(jù)接收模塊、第二數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、第二音頻ADC模塊、第二音頻DAC模塊，第二數(shù)據(jù)接收模塊、第二數(shù)據(jù)發(fā)送模塊還與第二串口電平轉(zhuǎn)換模塊連接，第二FPGA模塊接收來自第二光收發(fā)模塊的嵌有音頻和通訊數(shù)據(jù)的串行SDI信號，將其轉(zhuǎn)為并行SDI信號后進行解嵌，并將音頻和通訊數(shù)據(jù)分別發(fā)送給第二音頻DAC模塊及第二數(shù)據(jù)發(fā)送模塊，由SDI輸出模塊輸出并行SDI信號；所述SDI是HD-SDI，并向下兼容SD-SDI。
2. 根據(jù)權利要求1所述的數(shù)字高清光端機，其特征在于所述數(shù)字高清光端機是多路 數(shù)字高清光端機，通過增加FPGA模塊、光收發(fā)模塊、SDI輸入模塊、SDI輸出模塊、數(shù)據(jù)接收 模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、音頻ADC模塊、音頻DAC模塊、串口電平轉(zhuǎn)換模塊，以上一個或多個模 塊以及相應組合而實現(xiàn)多路數(shù)字高清光端機。
3. 根據(jù)權利要求1所述的數(shù)字高清光端機，其特征在于所述第一數(shù)據(jù)接收/發(fā)送模 塊嵌入在第一 FPGA模塊上，第二數(shù)據(jù)接收/發(fā)送模塊嵌入在第二 FPGA模塊上。
4. 根據(jù)權利要求3所述的數(shù)字高清光端機，其特征在于所述第一 FPGA模塊包括數(shù)據(jù) 分離模塊，其接收第一光收發(fā)模塊的反向音頻和通訊數(shù)據(jù)，并將反向音頻和通訊數(shù)據(jù)分離 后分別發(fā)送至第一音頻DAC模塊及第一數(shù)據(jù)發(fā)送模塊；所述第二 FPGA模塊包括數(shù)據(jù)合成模塊，其接收第二音頻ADC模塊的反向音頻數(shù)據(jù)及 第二數(shù)據(jù)接收模塊的反向通訊數(shù)據(jù)，并將反向音頻和通訊數(shù)據(jù)合成后發(fā)送至第二光收發(fā)模 塊。
5. 根據(jù)權利要求1所述的數(shù)字高清光端機，其特征在于所述發(fā)送機和接收機通過擴 展10接口外接視頻AD/DA實現(xiàn)帶視頻接口 。
6. 根據(jù)權利要求1所述的數(shù)字高清光端機，其特征在于所述發(fā)送機和接收機通過擴 展10接口外接DVI發(fā)送/接收芯片實現(xiàn)帶DVI接口 。
7. 根據(jù)權利要求1所述的數(shù)字高清光端機，其特征在于所述發(fā)送機和接收機通過擴 展10接口外接VGA ADC/DAC芯片實現(xiàn)帶VGA接口 。
8. 根據(jù)權利要求1所述的數(shù)字高清光端機，其特征在于所述發(fā)送機和接收機通過擴 展IO接口外接以太網(wǎng)處理芯片實現(xiàn)帶網(wǎng)絡信號通道。
專利摘要本實用新型公開了一種數(shù)字高清光端機，包括發(fā)送機和接收機，所述發(fā)送機包括FPGA模塊及與FPGA模塊連接的光收發(fā)模塊、SDI輸入模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、音頻ADC模塊、音頻DAC模塊，數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊還與串口電平轉(zhuǎn)換模塊連接，F(xiàn)PGA模塊接收來自SDI輸入模塊的SDI信號，將音頻和通訊數(shù)據(jù)嵌入并行SDI信號，再將并行SDI信號轉(zhuǎn)為串行SDI信號后發(fā)送給光收發(fā)模塊，并由光收發(fā)模塊發(fā)送；所述接收機的結(jié)構與發(fā)送機基本相同，數(shù)據(jù)流向相反。本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)單向SDI數(shù)字視頻信號傳輸、雙向音頻信號傳輸、雙向通訊數(shù)據(jù)傳輸，結(jié)構簡單且成本更低。
文檔編號H04N7/22GK201467372SQ20092006199
公開日2010年5月12日 申請日期2009年8月7日 優(yōu)先權日2009年8月7日
發(fā)明者盧小冰, 盧澤菁, 周粵生, 柯政, 梁昌定, 王一科, 肖仕昌, 陳東 申請人:安防制造(中國)有限公司;廣東響石數(shù)碼科技有限公司