一種視/音頻輸入輸出接口卡的製作方法

2023-04-30 05:13:36

專利名稱：一種視/音頻輸入輸出接口卡的製作方法
技術領域：
一種計算機視/音頻輸入輸出接口卡，專門用於編輯或製作特殊視/音頻效果的計算機，作為為計算機提供多路、多種格式的視頻及音頻的輸入和輸出接口。
背景技術：
用於編輯或製作特殊視/音頻效果的系統(計算機)通常需要輸入輸出各種格式的視/音頻信號，包括各種數字、模擬信號，因此需要一種接口模塊接收和發送這些信號，即將外來輸入的各種信號解碼為系統可以接受的數位訊號，將系統輸出的信號編碼為外部系統通用的各種信號，並設有多種標準的接插件，以便接搏多種視頻、音頻設備。

發明內容
本實用新型提供了一種視/音頻輸入輸出接口卡，這種接口卡可以用螺絲直接安裝在計算機機箱的後面板上，與其他板卡一起整合在專業機箱裡。所述的板卡以可編程邏輯器件(FPGA)和其中內嵌的軟體為中心，管理和控制其他編碼、解碼晶片，通過數據線與視/音頻編輯卡直接進行聯繫，並通過串口從主機獲得上層控制，所述的接口卡支持多種標準格式的信號和標準接插件，可以接收數字和模擬的視/音頻信號。其所支持的視頻信號和接插件類型為模擬視頻輸入CVBS(BNC)、COMPONENT(BNC)、S-VIDEO(S端子)、REF(BNC)；模擬視頻輸出CVBS(BNC)、COMPONENT(BNC)、S-VIDEO(S端子)、KEY(BNC)和PRE(BNC)；
數字視頻輸入SDI(BNC)；數字視頻輸出SDI(BNC)和KEY(BNC)。支持的音頻信號和接插件類型為模擬音頻輸入平衡立體聲(卡農孔)；模擬音頻輸出平衡立體聲(卡農針)；數字音頻輸入AES/EBU(卡農孔)；數字音頻輸出AES/EBU(卡農針)。
本實用新型的其他部分還包括數字視頻解碼器、模擬視頻解碼器、數字音頻解碼器、模擬音頻模/數(A/D)轉換器、可編程邏輯器(FPGA)、視頻輸入數據緩衝器、音頻輸入數據緩衝器、音頻輸出數據緩衝器、LVDS收發器、8015單片機、232串口收發器、輸出視頻數據緩衝器、模擬音頻數/模(D/A)轉換器、數字音頻編碼器、模擬音頻編碼器、數字視頻編碼器。各種信號輸入的處理過程是模擬視頻信號輸入模擬視頻信號(CVBS，YC，COMPONENT)輸入到解碼模塊，被解碼成27兆的8比特寬度的CCIR656數據流，進入到FPGA。
數字視頻信號輸入數字視頻信號(SDI)輸入到SDI解碼模塊，被解碼成27兆的10比特寬度的CCIR656數據流，進入到FPGA。
模擬音頻信號輸入模擬音頻信號經過A/D轉換器形成IIS格式的數據流進入到FPGA。
數字音頻信號輸入AES/EBU數字音頻信號經過解碼器解碼後形成IIS格式的數據流進入到FPGA。
在FPGA內部，串行輸入的IIS格式的音頻數據被轉換成為並行的數據，存入到音頻輸入數據緩衝模塊，然後再被嵌入到CCIR656視頻數據流的行消隱區裡。內嵌了音頻數據的CCIR656視頻數據流被送到LVDS發送器，轉換成LVDS信號後通過信號電纜傳給視/音頻編輯卡，完成輸入過程。
經主機編輯後信號的輸出處理過程視/音頻卡把內嵌了音頻數據的CCIR656視頻數據流轉換成LVDS信號，然後通過信號電纜送給後面板的LVDS接收器。LVDS接收器解碼LVDS信號，生成含內嵌音頻數據的CCIR656視頻數據流送往FPGA。FPGA對含內嵌音頻數據的CCIR656視頻數據流進行解嵌，分離出音頻數據和視頻數據，音頻數據存入到音頻輸出數據緩衝器，變換成IIS格式的數據流；視頻數據存入輸出視頻數據緩衝器，準備輸出。各種信號的輸出過程是模擬音頻信號輸出從FPGA獲得的音頻數據送往音頻D/A轉換器轉換為模擬音頻信號輸出。
數字音頻信號輸出從FPGA獲得的音頻數據送往AES/EBU數字音頻編碼器。AES/EBU數字音頻編碼器把音頻數據編碼為AES/EBU數字音頻信號後輸出。
視頻信號輸出FPGA把視頻數據流經視頻輸出數據緩衝模塊緩衝存儲後，分別送往模擬視頻編碼器和SDI數字視頻編碼器。模擬視頻編碼器把CCIR656視頻數據流編碼為模擬視頻信號後輸出；SDI數字視頻編碼器則把CCIR656視頻數據流編碼為SD I視頻數位訊號後輸出。
後面板上的8051單片機通過串口收發器與主機的串口進行相互通信，並且根據主機發送的命令對板卡上的晶片進行初始化，及實時控制。
本實用新型產生的有益效果是使用一塊與系統主體(計算機)有機結合的接口卡，支持多種格式的視音頻信號和標準接插件，可以滿足多種信號輸入輸出的要求，減少了引線的接搏，簡化了安裝，也減少了故障。
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明
圖1為本實用新型一種視/音頻接口卡的原理框圖。
圖中模擬視頻輸入1，數字視頻輸入2，模擬音頻輸入3，數字音頻輸入4，模擬視頻解碼器5，數字視頻解碼器6，模擬音頻模/數(A/D)轉換器7，數字音頻解碼器8，數字視頻數據流9，數字音頻數據流10，可編程邏輯器(FPGA)11，視頻輸入數據緩衝器12，音頻輸入數據緩衝器13，音頻輸出數據緩衝器14，內嵌音頻數據的視頻數據流15，數據地址總線16，LVDS收發器17，8015單片機18，232串口收發器19，視/音頻編輯卡20，主機232串口21，視/音頻編輯主機的其他部分22，輸出視頻數據緩衝器23，模擬音頻數/模(D/A)轉換器24，數字音頻編碼器25，模擬音頻編碼器26，數字視頻編碼器27，模擬視頻輸出28，數字視頻輸出29，模擬音頻輸出30，數字音頻輸出31。
具體實施方式
圖1是本實用新型的原理框圖。圖中的可編程邏輯器件(FPGA)11中包含有一套專用控制軟體，這套軟體對接口卡進行控制，使其能夠完成各種的功能。
各種信號輸入的處理過程是模擬視頻信號輸入模擬視頻信號1(CVBS，YC，COMPONENT)輸入到解碼模塊5，被解碼成27兆的8比特寬度的CCIR656數據流，進入到FPGA11。
數字視頻信號輸入數字視頻信號2(SDI)輸入到SDI解碼模塊6，被解碼成27兆的10比特寬度的CCIR656數據流，進入到FPGA11。
模擬音頻信號輸入模擬音頻信號3經過A/D轉換器7形成IIS格式的數據流進入到FPGA11。
數字音頻信號輸入AES/EBU數字音頻信號4經過解碼器解碼8後形成IIS格式的數據流進入到FPGA11。
在FPGA11內部，串行輸入的IIS格式的音頻數據被轉換成為並行的數據，存入到音頻輸入數據緩衝模塊13，然後再被嵌入到CCIR656視頻數據流的行消隱區裡。內嵌了音頻數據的CCIR656視頻數據流被送到LVDS發送器17，轉換成LVDS信號後傳給視/音頻編輯卡20，完成輸入過程。
經主機編輯後信號的輸出處理過程視/音頻卡20把內嵌了音頻數據的CCIR656視頻數據流轉換成LVDS信號，然後給後面板的LVDS接收器17。LVDS接收器17解碼LVDS信號，生成含內嵌音頻數據的CCIR656視頻數據流送往FPGA11。FPG11A對含內嵌音頻數據的CCIR656視頻數據流進行解嵌，分離出音頻數據和視頻數據，音頻數據存入到音頻輸出數據緩衝器15，變換成IIS格式的數據流；視頻數據存入輸出視頻數據緩衝器23，準備輸出。各種信號的輸出過程是模擬音頻信號輸出從FPGA11獲得的音頻數據送往音頻D/A轉換器24轉換為模擬音頻信號輸出。
數字音頻信號輸出從FPGA11獲得的音頻數據送往AES/EBU數字音頻編碼器25。AES/EBU數字音頻編碼器25把音頻數據編碼為AES/EBU數字音頻信號後輸出。
視頻信號輸出FPGA11把視頻數據流經視頻輸出數據緩衝模塊23緩衝存儲後，分別送往模擬視頻編碼26器和SDI數字視頻編碼器27。模擬視頻編碼器26把CCIR656視頻數據流編碼為模擬視頻信號後輸出；SDI數字視頻編碼器27則把CCIR656視頻數據流編碼為SDI視頻數位訊號後輸出。
後面板上的8051單片機18通過串口收發器19與主機的串口21進行相互通信，並且根據主機發送的命令對板卡上的晶片進行初始化，及實時控制。
權利要求1.一種視/音頻輸入輸出接口卡，其特徵在於，包括可編程邏輯器件FPGA(11)，模擬視頻解碼器(5)，數字視頻解碼器(6)，模擬音頻模/數轉換器(7)，數字音頻解碼器(8)，視頻輸入數據緩衝器(12)，音頻輸入數據緩衝器(13)，音頻輸出數據緩衝器(14)，數據地址總線(16)，LVDS收發器(17)，8015單片機(18)，232串口收發器(19)，輸出視頻數據緩衝器(23)，模擬音頻數/模轉換器(24)，數字音頻編碼器(25)，模擬音頻編碼器(26)，數字視頻編碼器(27)；內嵌了專用軟體作為中心處理器的可編程邏輯器件FPGA(11)與模擬視頻解碼器(5)、數字視頻解碼器(6)、模擬音頻模/數轉換器(7)、數字音頻解碼器(8)連接，作為數字視/音頻數據輸入；可編程邏輯器件FPGA(11)與視頻輸入數據緩衝器(12)、音頻輸入數據緩衝器(13)、音頻輸出數據緩衝器(14)、輸出視頻數據緩衝器(23)連接，作為視/音頻數據的輸入/輸出的緩衝；可編程邏輯器件FPGA(11)與模擬音頻數/模轉換器(24)連接，輸出模擬音頻信號；可編程邏輯器件FPGA(11)與數字音頻編碼器(25)連接輸出數字音頻信號；輸出視頻數據緩衝器(23)與模擬音頻編碼器(26)、數字視頻編碼器(27)連接，作為模擬/數字視頗輸出；可編程邏輯器件FPGA(11)通過通LVDS收發器(17)與視/音頻編輯卡連接；可編程邏輯器件FPGA(11)通過數據地址總線(16)與8051單片機連接，8051單片機通過串口收發器(20)與主機串口(21)進行相互通信，並且根據主機發送的命令對板卡上的晶片進行初始化，及實時控制。
2.根據權利要求1所述的一種視/音頻輸入輸出接口卡，其特徵在於，具有多個不同標準的接插件，包括BNC頭，S端子和卡農頭。
3.根據權利要求1所述的一種視/音頻輸入輸出接口卡，其特徵在於，無專門的外殼，板卡上有多個螺絲固定孔，可以用螺釘將接口板直接固定在機箱的後面板上。
專利摘要本實用新型公開了一種視/音頻輸入輸出接口卡，專門用於編輯或製作特殊視/音頻效果的計算機，作為為計算機提供多路、多種格式的視頻及音頻信號的輸入和輸出接口。所述的接口卡以可編程邏輯器件(FPGA)和其中固化的程序為中心，管理和控制其他編碼、解碼晶片，對輸入輸出信號進行編碼、解碼。所述的接口卡支持多種標準的視頻音頻信號接插件，以便支持多種格式的模擬、數字視頻音頻設備。
文檔編號G06F1/18GK2816907SQ20052002284
公開日2006年9月13日 申請日期2005年3月11日 優先權日2005年3月11日
發明者姚威, 李劼, 陳威 申請人:北京中科大洋科技發展股份有限公司