基於內置交叉核技術的矩陣的製作方法

2023-05-05 03:36:41 1

專利名稱：基於內置交叉核技術的矩陣的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種矩陣切換系統，更具體地說，涉及一種設置獨立交叉晶片 實現信號切換的矩陣設備。
背景技術：
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下有多路的輸出選擇，就形成了矩陣結構。既每一路輸出都可與不同的輸入信 號"短接"，每路輸出只能接通某一路輸入，但某一路輸入都可(同時)接通不同的
輸出。 一般習慣中，將形成MxN的結構稱為矩陣，而將Mxl的結構稱為切換 器或選擇器，lxM的結構稱為分配器。矩陣切換器原理是利用晶片內部電路的
導通與關閉進行接通與關斷，並可通過電平進行控制完成信號的選擇。
現有的切換矩陣大都採用模塊化的設計方式，這樣可實現多規模，多格式 的信號切換，還可以通過多種類型的模塊板卡混插在同一機箱中來實現多類型
的切換矩陣。其基本原理框圖如圖1所示，具體說明如下
母板用於整個矩陣切換系統中各部分的連接，包括系統控制板，電源部
分，控制器部分以及信號切換部分。
系統控制整個矩陣的中心控制，負責控制器或者上位機切換軟體與切換
板部分的通信。
控制器/切換軟體控制器/切換軟體是人們使用矩陣的媒介，通過操作它 來實現各個信號源與目的之間的切換。不同的地方在於控制器是獨立的， 一般
由按鍵和液晶組成，可以通過C-BUS或是CAN-BUS與矩陣進行通信。切換軟體 是通過RS-232或RS-422， TCP/IP與矩陣進行通信，實現計算機軟體控制。
電源給矩陣提供電源，矩陣各個部分再由此轉換產生各自所需的電源。
風冷模塊當電源開始工作時，為機箱提供強制風冷。
切換板包括CPU控制部分，切換部分和信號通道兩部分，信號通道又分 輸入通道和輸出通道。當然還包括其所需電源，工作時與信號源及目的直接相 連。
問題在於，圖1所示方式的矩陣設備，其切換部分和信號通道部分集成在 一塊模塊中，製成一塊板卡(圖中切換板l……n)。因此， 一塊板上既存在輸入、 輸出單元又包括切換單元；這存在著一些局限性， 一個模塊的信號格式是固定 的，切換規模也是固定的，而且規模不容易增大。因此，對於整個切換矩陣的 靈活性和規模都有很大影響。
發明內容
針對現有切換矩陣在靈活性和規模擴展方面存在的問題，本實用新型提供 了一種嶄新的切換方式。它把切換部分和信號通道部分分開，做成不同的獨立 模塊。切換部分採用不同視頻切換晶片，即內置交叉核技術，通過接插件與通 道部分的輸入/輸出板相連。不同的交叉核，連接相應的輸入/輸出板，就可以 實現不同的切換。
為了解決上述問題，本實用新型設計了一種基於內置交叉核技術的矩陣， 包括與母板通信連接的交叉核板，以及與交叉核板通信連接的輸出板和輸入板。
其中，輸出板設置有輸出通道單元，輸入板設置有輸入通道單元。交叉核板包
括實現信號切換功能的切換模塊、用於連接所述輸入板的輸入板接口、用於連
接所述輸出板的輸出板接口、用於連接母板的母板接口，以及與切換模塊通信
實現切換控制的CPU;該CPU通過母板接口與系統控制部分交互控制信息。
優選方式下，切換模塊為獨立的切換晶片。並且切換模塊設置有存儲器和 控制寄存器。具體切換晶片的型號可選用AD8113、 MT8816、 M211U、、 M21121、、 VSC3139或VSC3140型晶片。
本實用新型基於內置交叉核技術的矩陣把切換部分和信號通道部分分開， 做成不同的獨立模塊。切換部分(交叉核)採用不同視頻切換晶片，通過插接 件與通道部分的輸入/輸出板相連。不同的交叉核，連接相應的輸入/輸出板， 就可以實現不同的切換。而且，如果交叉核採用高速的數字^L頻切換晶片，同 一個交叉核上還可以混插不同類型的輸入/輸出板實現多類型信號切換。這種 設計方式大大增強了切換矩陣的靈活性，不僅在切換類型上，而且在規模上都 有很大的益處。從用戶的角度，如果所需矩陣的類型比較多，就沒有必要重新 購買一款矩陣，只需更換交叉核和輸入/輸出板就可以了。如果是規才莫有所增大， 無需更換交叉核，只需增加輸入/輸出板就可以了。而且這種設計方式還會縮短 新產品的研發周期，對產品折舊也有很大幫助。

圖l是現有技術中矩陣系統的功能模塊設置方式示意圖； 圖2是本實用新型基於內置交叉核技術矩陣中交叉核內部邏輯功能框圖。
具體實施方式

本實用新型 一種基於內置交叉核技術的矩陣，將實現切換功能的切換單元 和作為輸出/輸入通道的輸出單元、輸入單元分別製成獨立的電路板卡或連接件 板卡，使用時匹配插接對應的單元板件，即可實現不同規模、切換不同信號的 矩陣產品。
具體說本矩陣包括與母板通信連接的交叉核板，以及與交叉核板通信連接
的輸出板和輸入板。輸出板設置有輸出通道單元；輸入板設置有輸入通道單元。 所謂通道單元既包括實現信號傳輸功能的電路，又包括實現連接功能的接插件 或其他種類的連接件。
參考圖2所示具體說明交叉核板，包括實現信號切換功能的切換模塊、用 於連接所述輸入板的輸入板接口、用於連接所述輸出板的輸出板接口、用於連 接母板的母板接口，以及與切換模塊通信實現切換控制的CPU;該CPU通過母板 接口與系統控制部分(見圖1中的系統控制部分)交互控制信息。各部分具體 「
交叉核交叉核技術的核心部分，它主要由CPU和切換晶片組成，當然還 包括其所需的電源。其中，CPU負責與系統控制板進行通信，並且控制切換晶片 的工作。切換晶片用來完成信號的切換。不同的切換晶片可以形成不同的矩陣 類型，例如如果是模擬視頻的切換晶片，可以形成模擬視頻切換矩陣；如果 是高速的數字視頻切換晶片，可以形成高清、標清、DVI和HDMI切換矩陣。而 且不同規模的切換晶片還可形成不同相應規模的矩陣。
輸入板接口與輸入板連接，輸入板與實際的信號源相連，為矩陣切換提 供源。根據需要以及切換晶片的類型可以選擇不同的輸入板，從而組成不同的 矩陣。而且一個交叉核通常會有多個輸入接口，可根據需要插入不同數量的輸 入板來控制矩陣規4莫。
輸出板接口與輸出板連接，輸出板與實際的信號接收設備/終端相連，為 矩陣切換提供目的。同輸入板一樣可以根據需要以及切換晶片的類型選擇不同 的輸出板，從而組成不同的矩陣。而且一個交叉核通常會有多個輸出接口，可 根據需要插入不同數量的輸出板來控制矩陣規模。
母板接口與母板連接，獲得交叉核及輸入/輸出板所需電源並且與系統控 制板連才妄。
具體工作過程如下
根據需要把相應的交叉核和輸入/輸出板插好。模擬一見頻切換交叉核可以選 用的切換晶片是AD8113 (16X16)、 MT8816 (16X8)等，數字視頻切換交叉核可 以選用的切換晶片是M21111( 17X17 )、M21121( 34X34 )、VSC3139( 72X72 )、VSC3140 (1"X1")等，可根據所需矩陣規模來選擇。輸入/輸出板上可根據需要選擇 是否放置CPU，它主要是負責設置或讀取信號通道的一些有效狀態數據，便於交 叉核內的CPU即時知道通道所處的狀態。交叉核內的CPU還有一主要的功能就 是當控制器或上位機切換軟體進行信號切換時，它通過系統控制板送來的數據 得知具體的切換通道路數，然後給切換晶片相應的控制指令，從而切換晶片就 會將相應的輸入通道和輸出通道接通實現切換。接著，就會在與輸出板相連的 信號終端上顯示出來。例如如果需要一臺32X32的數字視頻高清切換矩陣， 除了選擇一個與"M目應的合適的機箱外，可選用切換晶片為M21121的內置交叉 核。如果每塊輸入/輸出板上有16個通道，那麼只需選擇各兩塊數字高清的輸 入/輸出板。這樣就可以組成一臺所需的數字^f見頻高清切換矩陣。在輸入板上連 接相應的高清信號源，在輸出板上連接顯示終端，比如說示波器，與控制器/切 換軟體連接完畢後，上電，就可以進行正常的切換了。控制器/切換軟體與系統 控制板之間自上電一直存在數據通信，系統控制板和交叉核之間也是這樣。如 果要把第一路信號源切換到所有32路顯示終端上，在控制器或切換軟體上進行 相應的操作，系統控制板就會得到切換數據。系統控制板又會將這些數據送給 內置交叉核中的CPU。交叉核得到這些數據後就會操作切換晶片，給它寫一些控 制指令和數據，從而切換晶片就會根據所得數據將相應的輸入和輸出通道連通， 即輸入1通道與所有32路輸出通道都連通，其它的輸入通道與這32路輸出通 道都關斷。這樣，在與輸出板相連的所有32個顯示終端就會顯示相同的信號， 都是信號源l的數據。不同的切換晶片，其控制指令和才喿作時序會有些微差別， 但是較大規模的切換晶片， 一般都有自己的存儲器和控制寄存器。大多數情況 下，都是先對其控制寄存器進行設置，然後再寫與通道切換有關的數據。通常 的切換晶片都有並行和串行兩種控制方式，可根據具體情況進行選擇。相對來 說，並行控制速度會快一些，但需要的控制和數據線會多一些，而串行控制的 速度會慢點兒，但所需控制和數據線會少一些。切換晶片一般遵循的工作順序 是上電後先進行復位，讓它處於已知狀態，然後寫其控制寄存器，也就是晶片 初始化設置，之後就可以寫l封居了。寫完之後也就完成了相應的信號切換。
一些用於高清切換的晶片，如M21111 (17X17)、 M21121 ( 34X34 )、 VSC3139 (72X72 )、 VSC3140 ( 144X144 )，它們的帶寬都很高，同時可用於DVI信號的切 換而不必更換交叉核。因為DVI接口有四路信號，它們是一體的，所以不能和 高清信號那樣進行切換。於是需要輸入/輸出板給交叉和核一個信號來確定切換 信號的類型，這個是完全可以做到的，所以如果想將一高清矩陣變為DVI矩陣 只需更換輸入/輸出板就可以了 。 DVI輸入板可以接有DVI接口的計算機主機或 其它信號源設備，輸出板可以接有DVI接口的顯示終端設備，如顯示器、電視 機等，這是一種很有發展空間和市場的矩陣產品。它還兼容標清信號切換，也 是只需更換輸入/輸出板就可以了 。
以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護範 圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型披露的技術範 圍內，根據本實用新型的技術方案及其實用新型構思加以等同替換或改變，都
應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種基於內置交叉核技術的矩陣，其特徵在於，包括與母板通信連接的交叉核板，以及與所述交叉核板連接的輸出板和輸入板；所述輸出板設置有輸出通道單元；所述輸入板設置有輸入通道單元；所述交叉核板包括實現信號切換功能的切換模塊、用於連接所述輸入板的輸入板接口、用於連接所述輸出板的輸出板接口、用於連接母板的母板接口，以及與所述切換模塊通信實現切換控制的CPU；所述CPU通過所述母板接口交互控制信息。
2、 根據權利要求1所述基於內置交叉核技術的矩陣，其特徵在於，所述切 換模塊為獨立的切換晶片。
3、 根據權利要求2所述基於內置交叉核技術的矩陣，其特徵在於，所述切 換晶片的型號選用AD8113、 MT8816、 M21111、 M21121、 VSC3139或VSC3140。
4、 根據權利要求1-3任一所述基於內置交叉核技術的矩陣，其特徵在於， 所述切換模塊包括存儲器和控制寄存器。
專利摘要本實用新型公開了一種基於內置交叉核技術的矩陣，包括與母板通信連接的交叉核板，以及與交叉核板連接的輸出板和輸入板。其中，輸出板設置有輸出通道單元；輸入板設置有輸入通道單元。交叉核板包括實現信號切換功能的切換模塊、用於連接輸入板的輸入板接口、用於連接輸出板的輸出板接口、用於連接母板的母板接口，以及與切換模塊通信實現切換控制的CPU；該CPU通過母板接口與矩陣系統控制部分交互控制信息。本實用新型的矩陣把切換部分和信號通道部分分開，做成不同的獨立模塊。不同的交叉核，連接相應的輸入/輸出板，從而可以實現不同的切換。這種設計方式大大增強了切換矩陣的靈活性，不僅在切換類型上，而且在規模上也得到了擴展。
文檔編號H04N5/268GK201197173SQ200820012219
公開日2009年2月18日 申請日期2008年4月18日 優先權日2008年4月18日
發明者鵬 程, 趙云云 申請人:大連捷成實業發展有限公司