一種通用數據傳輸系統的製作方法

2023-05-12 16:03:36

專利名稱：一種通用數據傳輸系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種通用數據傳輸系統。
背景技術：
數據輸出通道是計算機控制系統和各種智能儀器儀表、信號發生器、音視頻播放機等進行數據傳輸的必備部件，隨著科學技術的發展，對數據傳輸速率的要求日益提高，對各種用途的高速數據輸出卡的需要越來越多，也越來越緊迫。計算機控制系統和很多高檔智能儀器儀表、信號發生器、音視頻播放機等都是以計算機為核心的，而計算機通用的快速總線主要有USB、PCI和PCIe等，這三種總線的傳輸帶寬分別為UUSB 3. 0傳輸速率理論帶寬為5Gbps，實際帶寬為(5Gbps*8/10)/8 = 500MB/s。2、PCI傳輸速率理論帶寬為528 MB/s。3、PCIe傳輸速率表如下
. . - I f - .、 f · - , V -. IH :.,.、_ I Η4 i.:0"i、從上述數據即可看出，PCIe總線比其他總線傳輸速度要快得多。國內外通用性強、 批量大的高端快速輸出卡大多採用PCIe2. χ的16鏈路總線，有的甚至採用PCIe3. 0的16 鏈路總線。但一些用途比較特殊、使用量不大的高端快速輸出卡採用PCIe2. χ的16鏈路總線的就很少，採用PCIe3. 0的16鏈路總線的就更少，即使有其價格也奇高。主要原因如下 第一，一般開發特殊用途、使用量不大的產品都採用FPGA，但FPGA有一個缺點即速度不夠快，並且在其它指標相同的情況下，FPGA系列裡速度快的晶片要比速度慢的晶片貴得驚人， 而PCIe2. χ或PCIe3. 0的16鏈路總線速度太快，採用FPGA方案成本很高，對於一般商用產品沒有競爭力，而採用ASIC方案雖然速度不成問題，但是若產品沒有形成批量生產時，其製造成本很高。第二，由於PCIe2. χ或PCIe3. 0的16鏈路總線速度太快，開發人員要非常有經驗，而且還要藉助先進的開發工具和開發平臺，這就使得PCIe2. χ或PCIe3. 0的16鏈路總線數據輸出卡的開發存在開發難度大、開發周期長、開發費用高等缺陷，非常不適於產品用途特殊、生成數量不大、開發周期要求短而產品價格又不宜太高的情況。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種高速率傳輸數據的通用數據傳輸系統。 本實用新型的技術方案如下 一種通用數據傳輸系統，包括計算機主機、以及至少一個數據傳輸裝置，所述計算機主機上配置有至少一個顯示器接口；所述計算機主機通過所述顯示器接口與所述數據傳輸裝置相連；所述計算機主機，用於根據所述數據傳輸裝置的傳輸速率要求，通過所述顯示器接口向所述數據傳輸裝置發送高速傳輸的數據；所述數據傳輸裝置接收所述計算機主機高速傳輸的數據，並將所述數據轉換為與其相連的外部設備所需的數據形式輸出。進一步地，所述計算機主機內包含至少一塊顯卡，所述顯卡插接在所述計算機主機板的PCIe或AGP插槽上，所述顯示器接口即為所述顯卡的輸出埠中的一個或多個。進一步地，所述計算機主機內包含至少一塊顯卡，所述顯卡集成在所述計算機主機板上，所述顯示器接口即為所述顯卡的輸出埠中的一個或多個。進一步地，所述計算機主機內包含集成有加速處理器的中央處理器，所述顯示器接口即為所述加速處理器的輸出埠中的一個或多個。進一步地，所述計算機主機通過所述顯示器接口向所述數據傳輸裝置發送數據的傳輸速率不小於所述數據傳輸裝置要求的傳輸速率。進一步地，依據每個顯示器接口的數據傳輸速率以及數據傳輸裝置要求的數據傳輸速率，確定所述通用數據傳輸系統所需的顯示器接口的數目；影響顯示器接口傳輸速率的因素包括顯示解析度、顯示刷新率和計算機顯示模式。本實用新型的有益效果是本實用新型技術方案配合數據傳輸裝置的數據傳輸速率要求，設定至少一個顯示器接口，實現數據的高速傳輸。利用成熟的顯卡技術，將顯卡或者具有顯卡功能的加速處理器作為傳輸數據的轉接裝置，就可通過顯示器接口向數據傳輸裝置發送滿足其傳輸速率要求的數據。此外，本實用新型技術方案還減輕了數據傳輸系統的開發難度、縮短了開發周期、降低了開發成本。

圖1為本實用新型通用數據傳輸系統的一種實現方式的構成示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本實用新型，並非用於限定本實用新型的範圍。本實用新型的通用數據傳輸系統包括計算機主機1、以及至少一個數據傳輸裝置 30，計算機主機1上配置有至少一個顯示器接口。計算機主機1通過顯示器接口與數據傳輸裝置30相連。其中，計算機主機1，用於根據數據傳輸裝置30的傳輸速率要求，通過顯示器接口向數據傳輸裝置30發送高速傳輸的數據。數據傳輸裝置30接收計算機主機1高速傳輸的數據，並將數據轉換為與其相連的外部設備所需的數據形式輸出。數據傳輸裝置可體現為數據傳輸卡、數據傳輸板、數據傳輸盒、數據傳輸箱等形式。為了實現計算機主機1與數據傳輸裝置30之間的高速數據傳輸，計算機主機1上設置有至少一個顯示器接口，顯示器接口可以由以下三種具體方式實現。1.計算機主機1內包含至少一塊顯卡，顯卡插接在計算機主機板的PCIe或AGP插槽上，顯示器接口即為插接式顯卡的輸出埠中的一個或多個。也就是說，在插接式顯卡的至少一個輸出埠中，一個或者一個以上的輸出埠為顯示器接口。2.計算機主機1內包含至少一塊顯卡，此時，顯卡與計算機主機板不是通過插接方式相連，而是計算機主機板上集成有顯卡，即計算機主機板上含有嵌入式顯卡，顯示器接口即為嵌入式顯卡的輸出埠中的一個或多個。也就是說，在嵌入式顯卡的至少一個輸出埠中，一個或者一個以上的輸出埠為顯示器接口。如圖1所示，在上述兩種實現方式中，計算機主機1內的中央處理器10向顯卡20 (包括插接式顯卡以及嵌入式顯卡)發送數據，進而由顯卡20的輸出埠將數據高速發送至數據傳輸裝置30。3.計算機主機1內包含集成有加速處理器的中央處理器，即中央處理器內包含具有顯卡功能的加速處理器(APU，Accelerated Processing Units)。顯示器接口即為加速處理器的輸出埠中的一個或多個。也就是說，在加速處理器的至少一個輸出埠中，一個或者一個以上的輸出埠為顯示器接口。在本實現方式中，中央處理器向加速處理器發送數據，通過加速處理器的輸出埠將數據高速發送至數據傳輸裝置30。本實用新型技術方案就可避開直接開發高難度的PCIe2. χ或PCIe3. 0的16鏈路總線的專用數據輸出卡，而是利用成熟的顯卡技術，將顯卡或者具有顯卡功能的加速處理器作為傳輸數據的轉接裝置，就可通過顯示器接口向數據傳輸裝置30發送滿足其傳輸速率要求的數據。本實用新型配合數據傳輸裝置30的數據傳輸速率要求，設定至少一個顯示器接口，就可完成只有具有PCIe2. χ或PCIe3. 0的16鏈路總線的數據輸出卡才能完成的高速率傳輸數據的功能。由於顯卡技術很成熟，且已實現了規模化生產，被普遍應用，因此其價格不會太高，質量也容易得到保證。此外，因為顯卡的輸出/輸入接口電路比PCIe總線電路要簡單得多，因此，本實用新型中的數據傳輸裝置30的研發要比含有PCIe總線電路的數據傳輸裝置30的研發容易得多。本實用新型技術方案除了實現了與含有PCIe2. χ或PCIe3. 0的16 鏈路總線輸出卡相同的數據傳輸速率，又減輕了開發難度、縮短了開發周期、降低了開發成本。為了滿足數據傳輸裝置30的傳輸速率要求，計算機主機1通過顯示器接口向數據傳輸裝置30發送數據的傳輸速率不小於數據傳輸裝置30要求的傳輸速率。下面以插接式顯卡以及數據傳輸卡為例，對本實用新型通用數據傳輸系統的工作過程進行簡單介紹。首先，根據需要連接的外部設備要求的傳輸速率組建本系統。計算機主機1通過顯示器接口向數據傳輸卡發送數據的速率應不小於外部設備要求的傳輸速率，即，顯卡20 提供的數據傳輸速率要大於或等於外部設備要求的傳輸速率。1.設定每個顯示器接口的數據傳輸速率，即設定顯卡20每個輸出埠的數據傳輸速率。[0037]顯卡20上每個輸出埠的數據傳輸速率是與顯卡本身的性能參數有關的，主要包括顯示解析度、顯示刷新率以及計算機顯示模式。每個輸出埠的傳輸速率具體計算方法如下埠傳輸速率(字節/秒)=顯示解析度X屏幕刷新率X (3X位深度/8)。其中，顯示解析度，是指顯示器所能顯示的像素的多少。屏幕刷新率，就是屏幕每秒畫面被刷新的次數。位深度，是指RGB三種顏色各用多少比特表示，比如用8比特表示，則RGB三種顏色共用3X8比特表示。因為每8個比特為一個字節，所以要除以8。2.確定系統中需要的顯示器接口數目，即需要的顯卡輸出埠的數目。設定好每個輸出埠的數據傳輸速率之後，再根據顯卡20含有輸出埠的數目和數據傳輸卡需要的傳輸速率來確定組建系統需要的顯卡20的數目，確切的說是確定系統需要的顯卡輸出埠的數目，確保多個輸出埠的數據傳輸速率相加之和不小於數據傳輸卡需要的傳輸速率。例如，用於4K數字電影播放器的數據傳輸卡需要的傳輸速率Y= (4096 X 2160 ) X (24 幀)X (5 字節)=1061683200 (字節 / 秒)如果每塊顯卡含有四個輸出埠，四個輸出埠設定的傳輸速率如下X1= (1680*1050) X (60 幀)X (3 字節)=317520000 (字節 / 秒)X2= (1680*1050) X (60 幀)X (3 字節)=317520000 (字節 / 秒)X3= (1680*1050) X (60 幀)X (3 字節)=317520000 (字節 / 秒)X4= (1680*1050) X (60 幀)X (3 字節)=317520000 (字節 / 秒)四個輸出埠傳輸速率之和為1270080000 (字節/秒)，大於數據傳輸卡需要的 1061683200 (字節/秒)，所以只要一塊上述性能的顯卡就可滿足本實例的要求，也就是計算機主機板上插接一塊上述性能的顯卡即可。在本例中為了使顯卡各輸出埠的輸出速率之和與數據傳輸卡要求的輸出速率更接近，還可調低上述任意輸出埠的顯示解析度、屏幕刷新率、位深度等參數中的一項或多項。總之，顯卡20提供的傳輸速率要滿足( + +……+Xn)大於等於Y，η即是組建系統需要的顯卡輸出埠數目(即顯示器接口的數目)，若顯卡20上包含的輸出埠數目大於等於η，則只需要一塊顯卡，否則需要多塊顯卡。如上述實例所述，顯卡輸出埠的傳輸速率可有如下設定情況。不同輸出埠設定不同數據傳輸速率，這就可使顯卡提供的數據傳輸速率與數據傳輸卡所需的數據傳輸速率儘量相匹配。或者，也可將不同輸出埠的數據傳輸速率設定為統一的Xs，如果數據傳輸卡需要的傳輸速率正好是I的整數倍k，則顯卡20提供的傳輸速率為kXs ；若數據傳輸卡需要的傳輸速率介於kXs和(k+l))(s之間，則顯卡20提供的傳輸速率可以為(k+1) Xs，此時，顯卡 20提供的數據傳輸速率大於數據傳輸卡需要的傳輸速率。或者，再設定一個特殊埠的數據傳輸速率Xt，則顯卡20提供的傳輸速率為 kXs+Xt，此時，顯卡20提供的數據傳輸速率更接近於甚至等於數據傳輸卡需要的傳輸速率。其次，數據傳輸裝置利用數據傳輸系統進行高速的數據傳輸工作。[0057]如圖1所示，組建完成本實用新型的通用數據傳輸系統之後，就可利用該系統實現高速數據傳輸。若干塊顯卡20接收計算機主機1內的中央處理器10發送的數據，並將該數據高速傳輸至數據傳輸裝置30，數據傳輸裝置30的輸入接口應與顯卡20的輸出接口相匹配，因為數據傳輸裝置30還要將接收到的數據轉換為外部設備所需的數據形式，因此數據傳輸裝置30的輸出接口以及數據形式也要與外部設備相匹配。外部設備可以是智能儀器儀表、信號發生器、音視頻播放機、計算機印刷製版或者大型高速工具機等要求計算機與其保持高速連續數據傳輸的設備。計算機主機1採用以下方法驅動顯卡或具有顯卡功能的加速處理器接收數據並進行相應的轉接。一是利用作業系統提供的多顯示器驅動功能與實現機制，編制應用程式， 實現把用戶的數據經顯卡或者加速處理器轉接後送往數據傳輸裝置30，再由數據傳輸裝置 30最終把數據傳輸給外部設備。二是根據顯卡提供商提供的顯卡驅動程序接口，編寫應用程式調用這些驅動程序來實現把用戶的數據經顯卡或者加速處理器轉接後送往數據傳輸裝置30，再由數據傳輸裝置30最終把數據傳輸給外部設備。三是根據顯卡提供商提供的硬體接口要求編寫顯卡驅動程序，由應用程式調用這些驅動程序來實現把用戶的數據經顯卡或者加速處理器轉接後送往數據傳輸裝置30，再由數據傳輸裝置30最終把數據傳輸給外部設備。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例子，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種通用數據傳輸系統，其特徵在於，包括計算機主機、以及至少一個數據傳輸裝置，所述計算機主機上配置有至少一個顯示器接口；所述計算機主機通過所述顯示器接口與所述數據傳輸裝置相連；所述計算機主機，用於根據所述數據傳輸裝置的傳輸速率要求，通過所述顯示器接口向所述數據傳輸裝置發送高速傳輸的數據；所述數據傳輸裝置接收所述計算機主機高速傳輸的數據，並將所述數據轉換為與其相連的外部設備所需的數據形式輸出。
2.按照權利要求1所述的通用數據傳輸系統，其特徵在於，所述計算機主機內包含至少一塊顯卡，所述顯卡插接在所述計算機主機板的PCIe或 AGP插槽上，所述顯示器接口即為所述顯卡的輸出埠中的一個或多個。
3.按照權利要求1所述的通用數據傳輸系統，其特徵在於，所述計算機主機內包含至少一塊顯卡，所述顯卡集成在所述計算機主機板上，所述顯示器接口即為所述顯卡的輸出埠中的一個或多個。
4.按照權利要求1所述的通用數據傳輸系統，其特徵在於，所述計算機主機內包含集成有加速處理器的中央處理器，所述顯示器接口即為所述加速處理器的輸出埠中的一個或多個。
5.按照權利要求1至4任一項所述的通用數據傳輸系統，其特徵在於，所述計算機主機通過所述顯示器接口向所述數據傳輸裝置發送數據的傳輸速率不小於所述數據傳輸裝置要求的傳輸速率。
6.按照權利要求5所述的通用數據傳輸系統，其特徵在於，依據每個顯示器接口的數據傳輸速率以及數據傳輸裝置要求的數據傳輸速率，確定所述通用數據傳輸系統所需的顯示器接口的數目；影響顯示器接口傳輸速率的因素包括顯示解析度、顯示刷新率和計算機顯示模式。
專利摘要本實用新型的通用數據傳輸系統包括計算機主機以及至少一個數據傳輸裝置，計算機主機上配置有至少一個顯示器接口。計算機主機通過顯示器接口與數據傳輸裝置相連。計算機主機用於根據數據傳輸裝置的傳輸速率要求，通過顯示器接口向數據傳輸裝置發送高速傳輸的數據。數據傳輸裝置接收計算機主機高速傳輸的數據，並將數據轉換為與其相連的外部設備所需的數據形式輸出。本實用新型技術方案利用成熟的顯卡技術，將顯卡或者具有顯卡功能的加速處理器作為傳輸數據的轉接裝置，就可通過顯示器接口向數據傳輸裝置發送滿足其傳輸速率要求的數據。此外，本實用新型技術方案還減輕了數據傳輸系統的開發難度、縮短了開發周期、降低了開發成本。
文檔編號G06F3/14GK202102414SQ20112019256
公開日2012年1月4日 申請日期2011年6月9日 優先權日2011年6月9日
發明者劉和, 武曉光, 辛欣 申請人:辛欣