本發(fā)明涉及一種面向智能家居產(chǎn)品的音視頻終端系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來，嵌入式設(shè)備也已經(jīng)逐步進(jìn)入工業(yè)控制、軍事設(shè)備、家用電器等領(lǐng)域，并且廣泛用于信息家電、電子商務(wù)平臺、無線通信設(shè)備等。隨著嵌入式技術(shù)和GUI系統(tǒng)的日趨成熟，通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷完善，嵌入式家居智能化系統(tǒng)已經(jīng)逐步走入人類的生活之中，這是嵌入式技術(shù)追求高速、微型、經(jīng)濟(jì)、可靠、低廉、便捷的必然結(jié)果。

隨著嵌入式、通信網(wǎng)絡(luò)的日趨成熟，家居智能化系統(tǒng)也正朝著網(wǎng)絡(luò)化、信息化、智慧化方向發(fā)展。當(dāng)年輕人能夠熟練使用通信設(shè)備的時候，老年人與年輕一代的溝通顯得有些匱乏，在網(wǎng)絡(luò)趨近于白熱化的當(dāng)今時代，迫切需要一款適合老年消費(fèi)者的家居智能系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)與孩子、家人、朋友的溝通，因此，家居智能終端設(shè)備成為了新的需求。

家居智能系統(tǒng)從功能上劃分屬于嵌入式系統(tǒng)中的信息家電，家居智能系統(tǒng)是融合了嵌入式系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)于一體的網(wǎng)絡(luò)化、智能化的家居控制系統(tǒng)。從上世紀(jì)末信息家電進(jìn)入中國，該行業(yè)已經(jīng)發(fā)展了二十年左右，已逐步深入到生活中各種對講系統(tǒng)、信息化平臺、信息家電等?，F(xiàn)如今，家居信息化、智能化己經(jīng)成為當(dāng)今時代的一種主流。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與嵌入式技術(shù)日益緊密的結(jié)合，越來越多的家居智能終端應(yīng)運(yùn)而生，滿足了消費(fèi)者的需求。家居智能系統(tǒng)也正處于一個飛速發(fā)展和競爭激烈的時代，在未來，家居智能系統(tǒng)的發(fā)展和競爭將達(dá)到一個白熱化的程度，其在我國將也將擁有美好的發(fā)展前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有的家居智能方案的音視頻傳輸質(zhì)量不高，使用繁瑣，老年人操作不便的不足，本發(fā)明提供一種提升音視頻傳輸質(zhì)量、使用方便、適用于老年人操作的面向智能家居的音視頻終端系統(tǒng)。

本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案為：

一種面向智能家居產(chǎn)品的音視頻終端系統(tǒng)，所述音視頻終端系統(tǒng)包括音頻模塊和視頻模塊，所述音頻模塊包括聲音錄入模塊、音頻的編解碼模塊、音頻的功放模塊和回音抵消模塊，所述聲音錄入模塊與所述回音抵消模塊連接，所述回音抵消模塊與所述音頻的編解碼模塊，所述音頻的編解碼模塊與所述音頻的功放模塊連接，所述音頻的功放模塊與所述回音抵消模塊連接；設(shè)備和設(shè)備之間或者設(shè)備和客戶端之間進(jìn)行實(shí)時的全雙工通信。

進(jìn)一步，所述音視頻終端系統(tǒng)還包括人機(jī)交互模塊，所述人機(jī)交互模塊包括LCD顯示屏、電容觸摸屏模塊和物理按鍵模塊。通過這些功能模塊，用戶可以方便和簡捷的控制家居智能終端，從而實(shí)現(xiàn)與手機(jī)端或者其它設(shè)備端的音頻、視頻通信。

再進(jìn)一步，所述音頻模塊中，音頻轉(zhuǎn)換器是AIC3101，信號從咪頭錄入，將聲音信號變成模擬信號，通過AIC3101的MIC管腳接入到音頻編譯碼芯片，TVL320AIC3101芯片的BCLK、WCLK、DIN、DOUT管腳和DM365的McBSP管腳連接，DM365的I2C_SCL和I2C_SDA連接AIC3101的SCL和SDA管腳，DM365和AIC3101是通過I2C總線進(jìn)行連接的，并且通過I2C總線，實(shí)現(xiàn)DM365對AIC3101的寄存器配置，地址尋址，進(jìn)行正常的通信；AIC3101的RESET引腳是一個低電平有效的復(fù)位腳，它這里連接DM365的GPIO55腳，通過設(shè)置GPIO口電位的高低來完成對芯片的復(fù)位；輸出端的音頻信號，經(jīng)過AIC3101的PHLOUT聲音輸出端傳輸?shù)焦Ψ判酒崖曇舴糯蟮胶线m的大小，由喇叭進(jìn)行播放。

更進(jìn)一步，所述視頻模塊中，視頻信號采集器是CCD攝像頭，并將基于MAX485控制的云臺作為CCD攝像頭的載體；在視頻采集前端設(shè)置芯片TVP5151對云臺CCD攝像頭采集進(jìn)來的模擬視頻信號進(jìn)行量化處理；芯片TVP5151將標(biāo)準(zhǔn)的NTSC、PAL和SECAM信號轉(zhuǎn)化為TMS320DM365支持的數(shù)字信號，TVP5151芯片和DM365處理器連接，實(shí)現(xiàn)視頻采集模塊。

所述視頻模塊中，AIP1A是一個模擬視頻輸入端口，所述AIP1A端口連接一個CCD攝像頭，該攝像頭以由MAX485控制的云臺為載體，TVP5151視頻編解碼芯片和核心處理器通過I2C總線進(jìn)行通信，將經(jīng)過編碼的數(shù)字視頻信號，經(jīng)過YOUT[7:0]引腳輸出，并由YIN[7:0]引腳輸入到核心處理器，從而實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的采集。

所述視頻模塊中，在CCD攝像頭的信號輸入端外接旁路電容進(jìn)行濾噪，視頻輸入端所提供的1.8V電源和地都用磁珠進(jìn)行分離，從而形成了數(shù)字電源和模擬電源、數(shù)字地和模擬地。

所述人機(jī)交互模塊中，所述LCD顯示屏采用4.3寸LCD液晶屏，該顯示屏是480*272的分辨率，該液晶屏的背光電壓由RT9293芯片提供，將LCD液晶屏的R0和R1連接、G0和G1連接、B0和B1連接,然后將液晶屏的R[2:7]、G[2:7]、B[2:7]分別連接DM365的YOUT_R[2:7]、YOUT_G[2:7]、YOUT_B[2:7]管腳。

所述人機(jī)交互模塊中，所述電容觸摸屏的分辨率是480*272，電容觸摸屏的核心芯片是FT5306，觸摸屏驅(qū)動源碼在讀取觸摸點(diǎn)坐標(biāo)時，將觸摸屏分為五塊不等區(qū)域，修改觸摸屏讀取觸摸點(diǎn)的坐標(biāo)值的算法將觸摸屏得分區(qū)ID從5提升到了16；其中buf[0]表示上下高位、buf[1]表示上下低位、buf[2]表示左右高位、buf[3]表示左右低位，X、Y分別為觸摸點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)值，其值公式(1)和公式(2)為：

X＝(buf[2]*2+buf[3])*480％4； (1)

Y＝(buf[0]*2+buf[1])*272％4； (2)

所以，在LCD驅(qū)動源碼中，改變觸摸點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)值為：

X＝((((buf[2]<<1)+buf[3])<<8)+(((buf[2]<<1)+buf[3])<<7)+(((buf[2]<1)+

buf[3])<<6)+(((buf[2]<<1)+buf[3])<<5))>>3 (3)

Y＝(((buf[0]<<1+buf[1])<<8)+((buf[0]<<1+buf[1])<<4))>>3 (4)

X、Y的坐標(biāo)值用于打印輸出以檢測觸摸定位精準(zhǔn)度，ContactID是觸摸點(diǎn)所在區(qū)域的id值，是驅(qū)動讀取的位置，用于分區(qū)；

ContactID＝buf[0]<<3+buf[1]<<2+buf[2]<<1+buf[3] (5)。

本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為：設(shè)計一款方面老人使用的嵌入式音視頻終端系統(tǒng)，本發(fā)明通過技術(shù)方案解決音頻傳輸過程中的回音抵消問題，視頻輸入干擾問題，并設(shè)計快捷的人機(jī)交互界面，解決了其它智能終端音視頻傳輸質(zhì)量不高，使用繁瑣，老年人操作不便等問題。本發(fā)明內(nèi)容惠及民生，結(jié)合特殊群體的特殊需求，有針對的設(shè)計出快捷方便的音視頻終端系統(tǒng)。本發(fā)明能提高民眾生活質(zhì)量，滿足潛在應(yīng)用需求，帶給我們便捷和全新的體驗。

本發(fā)明的有益效果為：提升音視頻傳輸質(zhì)量、使用方便、適用于老年人操作。

附圖說明

圖1是音頻模塊通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖2是AIC3101音頻編解碼模塊圖。

圖3是聲音錄入模塊圖。

圖4是SGM4891YDE8G音頻功率放大模塊圖。

圖5是FM1188回音抵消模塊圖。

圖6是視頻采集模塊的流程圖。

圖7是CCD攝像頭視頻采集及TVP5151視頻編解碼模塊圖。

圖8是采集解碼的視頻數(shù)據(jù)發(fā)送DM365原理圖。

圖9是LCD液晶屏顯示電路圖。

圖10是電容觸摸屏電路圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

參照圖1～圖10，一種面向智能家居產(chǎn)品的音視頻終端系統(tǒng)，所述音視頻終端系統(tǒng)包括音頻模塊和視頻模塊，所述音頻模塊包括聲音錄入模塊、音頻的編解碼模塊、音頻的功放模塊和回音抵消模塊，所述聲音錄入模塊與所述回音抵消模塊連接，所述回音抵消模塊與所述音頻的編解碼模塊，所述音頻的編解碼模塊與所述音頻的功放模塊連接，所述音頻的功放模塊與所述回音抵消模塊連接；設(shè)備和設(shè)備之間或者設(shè)備和客戶端之間進(jìn)行實(shí)時的全雙工通信。

進(jìn)一步，所述音視頻終端系統(tǒng)還包括人機(jī)交互模塊，所述人機(jī)交互模塊包括LCD顯示屏、電容觸摸屏模塊和物理按鍵模塊。通過這些功能模塊，用戶可以方便和簡捷的控制家居智能終端，從而實(shí)現(xiàn)與手機(jī)端或者其它設(shè)備端的音頻、視頻通信。

本發(fā)明中，為方便家居老人使用需要實(shí)現(xiàn)一鍵通話功能，即設(shè)備和設(shè)備之間或者設(shè)備和客戶端之間進(jìn)行實(shí)時的全雙工通信，這就需要有聲音錄入模塊、音頻的編解碼模塊、音頻的功放模塊和回音抵消模塊，以實(shí)現(xiàn)較高的音頻清晰度和優(yōu)良度。

為了實(shí)現(xiàn)家居智能通信終端的一鍵視頻功能，系統(tǒng)設(shè)計有視頻的編解碼模塊。

為了方便家居老人與家人實(shí)現(xiàn)良好的互動和交流，家居智能終端音視頻系統(tǒng)設(shè)計有人機(jī)交互模塊，主要包括LCD顯示屏、電容觸摸屏模塊和物理按鍵模塊。通過這些功能模塊，用戶可以方便和簡捷的控制家居智能終端，從而實(shí)現(xiàn)與手機(jī)端或者其它設(shè)備端的音頻、視頻通信。

音頻模塊：本發(fā)明用到的音頻轉(zhuǎn)換器是AIC3101。信號從咪頭錄入，將聲音信號變成模擬信號，通過AIC3101的MIC管腳接入到音頻編譯碼芯片。TVL320AIC3101芯片的BCLK、WCLK、DIN、DOUT管腳和DM365的McBSP管腳連接，DM365的I2C_SCL和I2C_SDA連接AIC3101的SCL和SDA管腳，DM365和AIC3101是通過I2C總線進(jìn)行連接的，并且通過I2C總線，實(shí)現(xiàn)DM365對AIC3101的寄存器配置，地址尋址，進(jìn)行正常的通信。AIC3101的RESET引腳是一個低電平有效的復(fù)位腳，它這里連接DM365的GPIO55腳，通過設(shè)置GPIO口電位的高低來完成對芯片的復(fù)位。輸出端的音頻信號，經(jīng)過AIC3101的PHLOUT聲音輸出端傳輸?shù)焦Ψ判酒崖曇舴糯蟮胶线m的大小，由喇叭進(jìn)行播放。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

接下來簡要介紹音頻模塊各功能模塊的設(shè)計：

1.音頻編解碼模塊

TLV320AIC3101是一款低消耗的串行音頻編解碼芯片，功率只有14mW，需要3.3V模擬電壓供電，并具有本地播放和回放功能，它還包含多個AGC以及多個可輸入輸出的可編程半差分或者全差分配置。TLV320AIC3101廣泛用于眾多音頻系統(tǒng)中，音頻編碼模塊的設(shè)計原理如圖2所示。

2.聲音錄入模塊

本發(fā)明在音頻采集輸入端，采用一個微型咪頭作為拾音器，進(jìn)行音頻信號的輸入，該拾音器具有體積小、功耗小、并且具有較高靈敏度等優(yōu)點(diǎn)，其與設(shè)備的連接共有三根線，電源線，信號線和地線。適合家居智能終端的設(shè)計要求。喇叭采用的是8歐，功率為0.5W，信噪比是93±3dB，直徑是50mm，厚度是6mm。聲音的采集模塊電路圖如圖3。

3.音頻功放模塊：

為了滿足喇叭額定功率，需要將解碼后的音頻信號進(jìn)行功率進(jìn)行放大。

經(jīng)過AIL3101芯片進(jìn)行解碼之后的音頻信號從HPLOUT引腳輸出，該信號先通過C15電容和L5電感先進(jìn)行直流去噪，然后該信號經(jīng)過R274和R275分壓(可調(diào)節(jié)R276、R279、R278、R274的阻值，從而調(diào)節(jié)聲音大小)，然后通過RC高通濾波器，截止頻率設(shè)為160Hz，將得到的信號輸入SGM489IYDE8G芯片進(jìn)行放大，再從OUTPUT1(VO+)和(VO-)兩個引腳連接到喇叭輸出。注意輸出信號的功率應(yīng)該大于等于喇叭的功率，這樣才可以使喇叭的聲音效果飽滿，本發(fā)明選用的喇叭功率為0.5W。

功放電路的設(shè)計原理圖如圖4所示。

4.回音抵消模塊

由于咪頭會再次拾取喇叭的音頻信號，造成回音的干擾，所以在輸入信號和輸出信號之間加上一個回音抵消模塊是必須的?；匾舻窒K將輸入信號(包括錄入的喇叭信號)MICO+與輸出信號OUTPUT1互相抵消，得到純凈的信號MIC+。

本發(fā)明用到的回音抵消模塊是FM1188，F(xiàn)M1188語音處理器可以實(shí)現(xiàn)低功率高效率的處理回聲抑制和降噪，正常工作時僅消耗35MW的功率，很適合用于電池供電的電子產(chǎn)品。經(jīng)過回音抵消之后的輸入信號MIC+作為TVL320AIC3101音頻轉(zhuǎn)換器的輸入進(jìn)行編碼。3101芯片也可以對輸出信號進(jìn)行譯碼，譯碼后的信號輸入到SGM4891YDE8G音頻功率放大器，然后通過喇叭輸出。另外，SGM4891的輸入端可以通過調(diào)節(jié)阻值來控制聲音大小。

回音抵消模塊原理圖設(shè)計如圖5所示。

視頻模塊：本發(fā)明運(yùn)用的視頻信號采集器是CCD攝像頭，并將基于MAX485控制的云臺作為CCD攝像頭的載體。在視頻采集前端需要一個AD芯片對云臺CCD攝像頭采集進(jìn)來的模擬視頻信號進(jìn)行量化處理。選用TI公司推出的專門用于視頻采集前端對視頻信號進(jìn)行編碼的芯片TVP5151。TVP5151可以將標(biāo)準(zhǔn)的NTSC、PAL和SECAM信號轉(zhuǎn)化為TMS320DM365支持的數(shù)字信號。TVP5151芯片和DM365處理器的連接，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明中視頻采集模塊的設(shè)計。具體視頻采集模塊流程圖見圖6。

AIP1A是一個模擬視頻輸入端口，本發(fā)明的AIP1A端口連接了一個CCD攝像頭，該攝像頭以由MAX485控制的云臺為載體。TVP5151視頻編解碼芯片和核心處理器通過I2C總線進(jìn)行通信，如圖7。之后，將經(jīng)過編碼的數(shù)字視頻信號，經(jīng)過YOUT[7:0]引腳輸出，并由YIN[7:0]引腳輸入到核心處理器，從而實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的采集，如圖8所示。

本發(fā)明在進(jìn)行原理圖設(shè)計時，考慮到視頻信號的輸入很容易被干擾，所以在CCD攝像頭的信號輸入端外接了旁路電容進(jìn)行濾噪，以防止信號串?dāng)_。視頻輸入端所提供的1.8V電源和地都用磁珠進(jìn)行分離，從而形成了數(shù)字電源和模擬電源、數(shù)字地和模擬地。

人機(jī)交互模塊：家居智能音視頻終端系統(tǒng)的人機(jī)交互模塊主要包括LCD顯示屏、電容觸摸屏模塊和物理按鍵模塊。通過這些功能模塊，用戶可以方便和簡捷的控制家居智能終端，從而實(shí)現(xiàn)與手機(jī)端或者其它設(shè)備端的音頻、視頻通信。

首先介紹LCD液晶屏，本發(fā)明顯示屏采用4.3寸LCD液晶屏，該顯示屏是480*272的分辨率。該液晶屏的背光電壓由RT9293芯片提供，該芯片所提供電壓與負(fù)載有關(guān)。另外，液晶屏和DM365的顯示模式也不同，為了達(dá)到顯示屏和DM365兼容的目的，將LCD液晶屏的R0和R1連接、G0和G1連接、B0和B1連接,然后將液晶屏的R[2:7]、G[2:7]、B[2:7]分別連接DM365的YOUT_R[2:7]、YOUT_G[2:7]、YOUT_B[2:7]管腳，具體的LCD液晶屏接口與DM365的連接方式詳如上圖9。

接下來介紹觸摸屏，本發(fā)明所采用的觸摸屏是電容觸摸屏，其分辨率也是480*272，其中電容觸摸屏的核心芯片是FT5306，觸摸屏接口與DM365的連接電路詳見圖10。觸摸屏驅(qū)動源碼在讀取觸摸點(diǎn)坐標(biāo)時，將觸摸屏分為五塊不等區(qū)域。為了精確，修改了觸摸屏讀取觸摸點(diǎn)的坐標(biāo)值的算法將觸摸屏得分區(qū)ID從5提升到了16，提高了觸摸屏精度：

其中buf[0]表示上下高位、buf[1]表示上下低位、buf[2]表示左右高位、buf[3]表示左右低位，X、Y分別為觸摸點(diǎn)的橫縱坐標(biāo)值，其值公式(1)和公式(2)為：

X＝(buf[2]*2+buf[3])*480％4； (1)

Y＝(buf[0]*2+buf[1])*272％4； (2)

所以，在LCD驅(qū)動源碼中，改變觸摸點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)值為：

X＝((((buf[2]<<1)+buf[3])<<8)+(((buf[2]<<1)+buf[3])<<7)+(((buf[2]<1)+

buf[3])<<6)+(((buf[2]<<1)+buf[3])<<5))>>3 (3)

Y＝(((buf[0]<<1+buf[1])<<8)+((buf[0]<<1+buf[1])<<4))>>3 (4)

X、Y的坐標(biāo)值用于打印輸出以檢測觸摸定位精準(zhǔn)度，ContactID是觸摸點(diǎn)所在區(qū)域的id值，是驅(qū)動讀取的位置，用于分區(qū)。

ContactID＝buf[0]<<3+buf[1]<<2+buf[2]<<1+buf[3] (5)

上述實(shí)施例用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對本發(fā)明做出的任何修改，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。