专利名称：带手写输入装置的ip可视电话机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种通信终端设备，特别涉及一种带手写输入装置的IP可视电话机。这种IP可视电话同时具有IP可视通讯、超声波定位手写输入、远程白板讨论三项功能。
背景技术：
随着技术的不断发展，可视电话机、IP独立式可视电话机已经陆续出现，满足了人们越来越多的需求。尽管如此，在人们需求日益增长的情形下，IP独立式可视电话仍然逐渐显露出其不足的地方。一方面，其业务形式只停留在IP会议型应用，按照电信的观点，这离普遍服务还很远，还不成为普遍的IP可视通信业务；另一方面，也是更重要的一点，它不能同时具备完成远程白板讨论。当今，远程教育以及网络化办公日趋流行，现有IP独立式可视电话机已经不能满足人们的需求。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是为现有IP可视电话机增加远程白板讨论功能，以满足远程教育与办公等需求。
为给现有IP可视电话机增加远程白板讨论功能，本实用新型采用了如下技术方案在现有IP可视电话机的基础上，在硬件设备方面，增加了超声波手写笔和超声波接收处理装置，同时还对现有IP可视电话机进行了如下改变(1)增加了按键键盘上的视频/手写显示切换键、白板讨论键、保存键、翻页键、多方通讯键等若干功能按键；(2)增加了USB接口或/和RS232串口。
为完成拨号键盘上新增功能按键的功能，本实用新型的IP可视电话主机在内部电路和软件方面也与现有IP可视电话机有所不同。
超声波手写笔的特征是用超声波换能器来发射超声波。超声波手写笔由笔形外壳、置于外壳内的印刷电路和电源构成。在笔尖附近的外壳上设有超声波发射孔。印刷电路由超声波发射电路以及超声波换能发射组成。超声波发射电路以及超声波换能发射组成完成超声波发射功能。工作时，借按下笔尖动作，接通超声波发射电路，超声波从超声波发射孔射出。
超声波接收处理装置通过检测超声波和超声波的反射波，测定它们的相互参照时间，经计算定位出超声波手写笔笔尖位置。超声波接收处理装置的特征是超声波换能器接收检测超声波手写笔发来的信息，进行数据处理和转换，按一定的数据格式向外发送数据。
超声波接收处理装置的电路模块包含以下几个部分(1)超声波接收模块；(2)超声波检测放大模块；(3)内部专用运算器模块；(4)内部编码模块；(5)接口电路模块。
其中，超声波接收模块由超声波换能器构成，一个超声波接收处理装置至少包含相隔一定距离的两个超声波换能器。超声波接收模块至少两路接收超声波手写笔发射的超声波信号，将其转化为电信号，并将它送给超声波检测放大模块。超声波检测放大模块接收超声波接收模块送来的电信号，将其放大，由内部控制电路输出两个基于参考计时原理得出的参考时间值。内部专用运算器模块量化参考时间值，快速完成笔尖位置坐标值的计算。内部编码模块负责将笔尖位置坐标值按照编码数据格式进行编码，送给接口电路模块。接口电路模块通过USB或RS232串口实现超声波接收处理装置与电话主机之间的连接。如果选择微处理器自带USB或RS232串口接口信号引脚，则接口电路模块可以并入内部编码模块。超声波接收处理装置也可以不包含内部专用运算器模块，而将该部分运算交给外部运算装置来处理，如由电话主机内部CPU来完成计算。此时，内部编码模块的编码对象不再是笔尖位置坐标值，而是参考时间值。
与现有IP可视电话机一样，本实用新型的IP可视电话主机硬件系统包含IP网络接口单元(NIU)、主电路单元、摄像单元、显示单元、按键键盘等组成部分。NIU是机顶盒与网络进行通信的重要部分，它经RJ45接口连接外部IP网络，经总线与主电路单元连接，主要完成IP数据的收发工作。按键键盘通过通用输入输出(GPIO)信号线与主电路单元连接，CPU据此读出键盘指令，并启动相应的应用程序，实现指定功能。
不同的是，本实用新型的IP可视电话主机在现有按键键盘上为白板讨论增加成了视频/手写显示切换键、白板讨论键、保存键、翻页键、多方通讯键，还为方便IP可视通信使用，部分调整按键IP地址显示键、IP地址方式键、专用IP地址分割符“.”键、中文名拼音方式(含英文名)键、中文名汉字方式键、本地图像屏蔽等功能按键；主电路单元通过USB或者RS232串口接收来自超声波接收处理装置的输入数据，并根据相应功能按键的指令对输入数据进行处理，实现按键功能。显示单元不仅可以显示视频影像，还可以显示手写输入笔迹，由视频/手写显示切换键实现二者之间的切换。
本实用新型的IP可视电话主机采用一颗支持MPEG4、H263、H263++等一种或多种图像编码标准的多媒体数字信号编解码器(CODEC)芯片。CODEC芯片自身分别通过总线和内部数据线连接DRAM、SDRAM，为其编解码缓存使用；CODEC芯片挂在CPU的PCI或者其他类型总线上。此时电话主机的CPU通过驱动程序，将输入图像和声音的数据送到CODEC编码视频和音频入口，驱动CODEC进行编码，编码结果按照协议封装成音视频流，经总线交CPU处理。CPU将音视频流按照IP可视电话的协议，最终封装为IP包，发给到远端IP可视电话。同时，IP可视电话主机的CPU驱动网络模块，接收远端IP可视电话的图像压缩数据，将其送到CODEC解码，解码结果输出到本地视频和音频输出口。于是实现IP网上基于MPEG4、H263和/或H263++图像标准的可视通讯。
本实用新型的IP可视电话机按照“IP可视电话技术标准”协议建立呼叫，能够呼叫在线或不在线用户。“IP可视电话技术标准”协议规定IP可视电话有多种组网形态，电信级的IP可视电话网中将以可视电话机到可视电话机、可视电话机到移动可视电话和PC到可视电话机为主。为考虑各方的利益需要，协议可以规定在IP可视电话网中，将用户可视电话通信服务设计成经过网关和IP网来沟通。对IP可视电话网来说，信息传递是一个平面拓扑结构，即视频语音流是在网关与网关间直接传递。电信级IP可视电话网的管理层则是分层的，分层结构的管理层便于组建大型网络。根据业务发展的需要，IP可视电话网的级层可分为三层，分别是二级层、一级层与顶级层。
二级层是IP可视电话管理层的基础，它完成用户的接入认证；在本二级层管理范围内的地址解析和向上级层发起超出本二级层管理范围的地址解析请求；实现对本级层管理范围内的资源及资源分配，管理本二级层管理范围内网关的每一个呼叫；二级层是IP可视电话网中的计费采集点。
一级层是IP可视电话网中管理层的中间层，它的任务是完成在本级层管理范围内的地址解析，一旦它的下层二级层发现所要求解析的地址已超出它的范围，二级层即向它主管一级层发起地址解析请求，一级层在收到二级层解析请求后，如确定在它可以的解析范围内，它立即完成解析。然后将结果回传给二级层以完成本次地址解析。如一级层确认该地址解析请求已超出其解析范围，则向其顶级层发出解析请求，如果其快速存储器(cache)中存有能解析该地址的级层地址，则一级层可向相应级层(可以是其它一级层，也可以是其它二级层)发出地址解析请求。
顶级层是IP可视电话网中管理层的最高层，它的主要作用是完成本运行者中最高层地址解析，当地址在一级层无法实现解析时，一级层将向顶级层发起地址解析请求，如果是同一运行者之间的地址解析，顶级层将向发出请求的一级层传递可以完成该次地址解析级层地址，如果要解析地址不是同一运行者之间的地址则回传本顶级层地址，呼叫将迂回(顶级层)进行。顶级层除要实现顶级地址解析外，还要负责不同运行者之间(包括国内与国外)呼叫迂回处理，它要具有呼叫处理和计费的能力。顶级层向另一个运行者的顶级层请求地址解析，另一个运行者将向发出请求的顶级层传送可以完成该次地址解析的级层地址，从而实现地址解析过程。
IP可视电话互连互通中要解决用户编码方案，考虑到目前习惯和个性化，本申请人建议如下采用国际3位、长途4位、移动2位、本地8位、分机4位，并与其目前本地电话号码绑定一致的原则。例如“086 0010 01 03423752 0000”。IP可视电话用户编码方案如下|XXX |XXXX |XX|XXXXXXXX |XXXX ||3位|4位 |2位 |8位|4位||国际位 |长途位 |移动位 |本地位 |分机位|定义2位表示移动位是为了解决移动性。选择移动性的用户一类以移动手机为特征，另一类以不同地点的固定设备为特征，例如PC，PAD，IP可视电话机，机顶盒等等。对于以不同地点的固定设备进行IP可视通信的同一用户，为了适应其移动特征，采取分配他一个移动性用户号服务注册方式，例如“086 0010 10 08238095 0000”，将通过一系列的注册过程，将用户按照需要将“086 0010 10 08238095 0000”绑定到某一地点的固定设备，例如“086 001001 12345678 0000”。某个用户的IP可视电话是申请的可移动性的，这样也就是一个人独占此号，不必担心因他“呼叫转移”而影响他人。此时他可以将他的可移动性的IP可视电话号码，注册绑定(“呼叫转移”)到一个无移动性的IP可视电话号码。允许固定的IP可视电话在本机进行呼叫转移。IP可视电话用户移动位编码可以采用如下方案
本地呼叫描述主叫号码为“086 0010 01 03423752 0000”，被叫用户号码为“086 001001 08238095 0000”。主叫用户在IP可视电话二级层注册登录完毕，发出呼叫被叫用户，主叫此时先向IP可视电话二级层注册发起询问，IP可视电话二级层注册查询被叫已经在线，则向被叫发出呼叫报告，询问是否忙或闲状态，在闲状态发送主叫的一帧画面，以及是否愿意接听，建立。如果不在线，发起SNMP协议下的呼叫信息，进行呼叫唤醒。
国际呼叫描述被叫用户号码为“001 0273 01 12345678 0000”基于“001 0273”迅速通过一级层注册向顶级层注册发起询问，IP可视电话顶级层注册指向被叫所在的二级层注册发起询问；查询被叫已经在线，则向被叫发出呼叫报告，询问是否忙或闲状态，在闲状态发送主叫的一帧画面，以及是否愿意接听，建立。如果不在线，发起SNMP协议下的呼叫信息，进行呼叫唤醒。
拨号方式按照IP可视电话技术标准中的用户ID编码标准；也可以按照其它行业标准完成。主叫用户摘机、按设定，CPU以自动控制方式或其他方式完成获得运营商合法IP上网地址，同时也完成IP上网许可。例如，在住宅小区或办公大厦，可以按其管理方法，以DHCP获得IP地址，或用固定IP地址；如是ADSL用户，则完成ADSL的PPPoE拨号认证获得本机的IP地址，或使用固定IP地址。接着，主叫用户CPU以自动或其他方式向选择的IP可视电话服务商注册完成服务许可过程。之后，CPU将摘机人通过键盘拨叫的被叫“号码”(或称用户ID编码)，按照与IP可视电话服务商采取的协议进行消息数据的IP封装，例如按照IP可视电话技术标准中采用的用户ID编码列举的四种标准定义方式(1)人名的常用汉字方式“刘习杰”；(2)人名的常用拼音(含英文名)方式“liuxijie”；(3)按照注册ID“086001001034237520000”；(4)IP地址“202.108.210.223”，将他们按照协议消息的格式封装到IP包。主叫IP电话机进入与IP可视电话服务商的设备进行呼叫建立过程的呼叫消息应答阶段，IP可视电话服务商的设备查找被叫用户对其几个主要状态进行查找没有注册、有效注册、无效注册、在线、不在线、呼叫转移到新的ID在线或不在线。对于被叫是有效注册ID，IP可视电话服务商的设备按照IP可视电话业务制定的协议发送一系列呼叫协议消息，帮助主叫被叫建立IP连接。主叫获得被叫IP地址，被叫获得应答主叫的呼叫，开始两者之间的可视通信。
白板讨论功能是在主叫被叫应答完成，两者之间进行可视通信后。可以按下键盘上的视频/手写显示切换键，LCD(或其他显示装置)进入显示手写讨论文稿。CPU通过GPIO得知，启动远程白板讨论应用。CPU开始连续得到超声波手写笔笔尖位置值后，一方面负责不断实时地在本地显示设备上显示书写笔迹，另一方面，负责同时不断将得到的超声波手写笔笔尖位置值，按照约定的内部白板协议，例如定义各种消息、定义各消息的数据结构、定义各消息总的字节长度、定义X/Y分别的字节长度、当前手写页定义表示、更新页定义表示、前翻页定义、后翻页定义、高字节对齐还是低字节对齐等等，形成准备发送的数据，将这些数据封装在IP包中发送给远端的IP可视电话机，远端IP可视电话机收到这些IP包后，取出封装在IP包中的数据，对数据进行按照约定协议进行解释，驱动显示设备显示。远端IP可视电话机不断实时接收发来的数据，最终完成笔迹的远端显示，即完成基本白板应用过程。用户如果再按下白板讨论键，并将笔尖显示调整到要修改的位置。进入在手写讨论文稿上进行白板讨论。按照白板协议，CPU通过GPIO得知后，开始连续将本地笔尖位置值，一方面负责不断实时地在本地以不同颜色叠加显示书写笔迹，另一方面，负责将笔尖位置值，按照约定的内部白板协议，形成准备发送的数据，将这些数据封装在IP包中发送给对方IP可视电话机，对方IP可视电话机收到这些IP包后，按照约定协议进行解释，也用另外一种颜色叠加显示在原手迹上，实现白板讨论。
本实用新型通过在现有IP可视电话机上加装手写输入装置，并对电话主机结构进行了适当更改，使得IP可视电话机具备了开展远程白板讨论的特征功能。这种带手写输入装置的IP可视电话机具有按照普通书写习惯一样完成书写输入的功能，方便适用。本实用新型IP可视电话机可以同时提供视像语音通信和方便的白板讨论，它将成为新兴的通信服务设备广泛应用于远程教育和网络办公等环境。本实用新型还可以根据需求增设功能按键，以方便实现某项新功能，如通过应用IP的组播通讯实现多方白板讨论。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1为超声波手写笔外部结构图。
图2为利用超声波测试定位原理图。
图3为超声波接收处理装置的内部包含X、Y值计算模块的电路模块图。
图4为超声波接收处理装置的内部不包含X、Y值计算模块的电路模块图。
图5为带鼠标功能的超声波手写笔的外部结构图。
图6为带鼠标功能的超声波手写笔的内部电路模块图。
图7为超声波手写笔具有鼠标功能时，超声波接收处理装置的内部包含X、Y值计算单元的电路模块图。
图8为超声波手写笔具有鼠标功能时，超声波接收处理装置的内部不包含X、Y值计算单元的电路模块图。
图9为包含计算单元时，超声波接收处理驱动软件的结构图。
图10为不含计算单元时，超声波接收处理驱动软件的结构图。
图11为IP可视电话主机系统硬件示意图。
图12为IP可视电话主电路单元原理框图。
图13为LINUX操作系统结构图。
图14为本实用新型单台IP可视电话机示意图。
图15为本实用新型通信使用中的IP可视电话机示意图。
具体实施方式
本实用新型中的超声波手写笔可以采用图1所示的外部结构，由笔尖1、笔尖1附近的超声波发射孔2、笔身3和笔帽4构成。在超声波手写笔的笔形外壳内部，装有印刷电路和电源。印刷电路由超声波发射电路以及超声波换能发射组成。超声波发射电路以及超声波换能发射组成完成超声波发射功能。工作时，按下笔尖可接通超声波发射电路，超声波从超声波发射孔射出。
本实用新型利用超声波在介质表面传播、表面超声波遇边缘反射、超声波在空气中传播原理，通过参考计时，实现手写输入定位。
参见图2，超声波手写笔在平面内p点发射超声波信号，在表面激励表面超声波，由超声波接收器记录p点到o点以及p点到s点的表面超声波传播过程中的到达时间，同时记录此表面超声波在p点经过纸张或者LCD的边缘边界反射到o点以及在p点经过纸张或者LCD的边缘边界反射到s点的传播过程中的到达时间，用以上4个事件的到达时间相互进行参照，例如p点到s点到达时间ts1与p点经过边缘边界反射到s点的到达时间ts2相互参照，p点到o点到达时间to1与p点经过边缘边界反射到o点的到达时间to2相互参照可以得到(1)Δts＝ts2-ts1，(2)Δto＝to2-to1表达式；(1)和(2)表达式是可以测量的，列出方程进行求解，(3)和(4)表达式完全给出超声波手写笔笔尖的定位运算，从而确定超声波手写笔的笔尖位置。随着超声波手写笔笔尖的移动，在此过程中超声波手写笔同时发射超声波，依旧重复上述计时过程，求出超声波手写笔笔尖移动过程中的所有位置，记录下来，即是书写笔迹。
基于参照计时原理，还可以选择其他参照途径确定超声波手写笔的笔尖位置。比如，超声波手写笔在p点发射超声波信号，在表面激励表面超声波，由超声波接收处理装置记录p点到o点以及p点到s点的表面超声波传播到达时间，同时记录此表面超声波从p点经过空气传播到o点以及s点的传播到达时间，用以上4个事件的到达时间彼此进行参照，例如p点到s点到达时间与p点经过空气传播到s点的到达时间相互参照，p点到o点到达时间与p点经过空气传播到o点的到达时间相互参照可以得到(1)、(2)表达式，从而可以列出方程进行求解，(5)和(6)表达式完全给出超声波手写笔笔尖的定位运算，从而确定手写笔的笔尖位置。随着手写笔笔尖的移动，此过程中手写笔同时发射超声波，依旧重复上述过程，求出手写笔笔尖移动中的所有位置，记录下来，即是书写笔迹。
x1=-B+B2-4AC2A---------(3)]]>y=(ω+μx1,2)2-x1,22-----------(4)]]>
x1,2=l2+ζ2-χ22l+2a--------(5)]]>y=ζ2-(l2+ζ2-χ22l)2---------(6)]]>其中Δtsc介质＝β，Δtoc介质＝λ，ω=λ2-4a22λ,]]>μ=2aλ,]]>A=(μ2-4b2β2),]]> B={2ωμ-4a-2l+2bβ2[4(2a+b+l)b-β2]},]]>C={ω2+(2a+l)2-14β2[4(2a+b+l)b-β2]2},]]>c介质、c空气分别为超声波在在介质和空气中的传播速度。
如图3所示，超声波接收处理装置的电路模块包含超声波接收模块、超声波检测放大模块、内部专用运算器模块、内部编码模块和接口电路模块。其中，超声波接收模块由超声波换能器构成，包含相隔一定距离的两个超声波换能器。超声波接收模块两路接收超声波手写笔发射的超声波信号，将其转化为电信号，并将它送给超声波检测放大模块。超声波检测放大模块接收超声波接收模块送来的电信号，将其放大，由内部控制电路分别输出Δto值和Δts值，内部专用运算器模块量化Δto值和Δts值，依照(3)、(4)表达式或者(5)、(6)表达式快速完成笔尖位置坐标X、Y值的计算。内部编码模块负责将笔尖位置坐标X、Y值按照编码数据格式进行编码，送给接口电路模块。接口电路模块，完成USB或RS232串口物理连接的电平兼容，最后连接到电话主机上。
如果选择微处理器自带USB或/和RS232串口接口信号引脚，则接口电路模块可以并入内部编码模块。
超声波接收处理装置也可以不包含内部专用运算器模块，而将该部分运算交给外部运算装置来处理，如由电话主机内部CPU来完成计算。如图4所示，超声波接收处理装置的电路模块包含超声波接收模块、超声波检测放大模块、内部编码模块和接口电路模块。此时，内部编码模块负责将Δto值和Δts值按照编码数据格式进行编码，送给接口电路模块，再通过USB或者RS232串口交由电话主机内部CPU完成计算。
可见，对于含计算处理模块的，超声波接收处理装置接收超声波手写笔发射的超声波，将计算出X、Y的值按数据传输格式生成数据输出；对于不含计算处理模块的，超声波接收处理装置接收超声波手写笔发射的超声波，不计算出X、Y的值，只是将Δto值和Δts值送出；通过电话主机CPU计算得到X、Y的值。最后CPU通过书写输入应用程序完成书写输入功能。下面是有关程序的进一步说明。
驱动程序在初始化中断以检测信号，读出并解释数据流使数据为软件所接受。驱动程序对于不含计算处理的超声波接收处理和对于含计算处理的超声波接收处理大体上是相同的，只是在解释数据流的部分略有区别。图9为包含计算单元时，超声波接收处理驱动软件的结构图；图10为不含计算单元时，超声波接收处理驱动软件的结构图。有关手写输入API，是上层应用软件，它通过控制读串口或USB口，和控制LCD画点函数调用，可以完成记录手写笔迹任务。
本申请人在另外一件专利申请中公开了一种超声波定位的多功能笔形鼠标。这种多功能笔形鼠标既可以完成手写输入的功能，同时又具备完成普通鼠标的功能。其中鼠标笔的外部结构见图5，由笔尖5、笔尖5附近的超声波发射孔6、鼠标按键7、笔身8、红外发射孔9和笔帽10构成。在鼠标笔外壳内装有印刷电路和电源，如图6所示，鼠标笔内部印刷电路包括微处理器、红外发射电路、鼠标状态电路、超声波发射电路以及超声波换能发射。鼠标状态电路负责实现上下按键开关状态；微处理器负责读出上下按键状态，并完成此值的红外发射编码，控制红外发射电路发射；红外发射电路在微处理器控制下发射红外信号；超声波发射电路以及超声波换能发射组成完成超声波发射功能。工作时，由笔尖在平面上的下按，接通超声波发射的电路发射超声波；在按上下键时，内部微处理器检测后，发射红外信号。显然，这种鼠标笔可以直接用作本实用新型的超声波手写笔。但此时，系统不需要支持鼠标笔的鼠标功能。
为了保留鼠标笔的鼠标功能，超声波接收处理装置需要作适当调整。与前述相同，超声波接收处理装置可以包含内部专用运算器模块，也可以不包含内部专用运算器模块。
图7为超声波手写笔具有鼠标功能时，超声波接收处理装置的内部包含X、Y值计算单元的电路模块图。可见，超声波接收处理装置的电路模块包含超声波接收模块、超声波检测放大模块、内部专用运算器模块、红外接收模块、红外控制信号处理模块、内部三字节编码模块和鼠标接口电路模块等七个内部模块。其中，超声波接收模块由超声波换能器构成，包含相隔一定距离的两个超声波换能器。超声波接收模块接收超声波手写笔发射的超声波信号，将其转化为电信号，并将它送给超声波检测放大模块。超声波检测放大模块接收超声波接收模块送来的电信号，将其放大，由内部控制电路分别输出Δto值和Δts值，内部专用运算器模块量化Δto值和Δts值，依照(3)、(4)表达式或者(5)、(6)表达式快速完成笔尖位置坐标X、Y值的计算。红外接收模块接收鼠标笔发射的红外信号，并将其转化为电信号，传给红外控制信号处理模块。红外控制信号处理模块处理分析红外接收模块发来的红外电信号，识别出红外编码信号，并将其送给内部三字节编码模块。内部三字节编码模块是一个内部微处理器，主要负责将X、Y值，以及红外控制状态信号，按照三字节编码数据格式进行三字节编码，送给鼠标接口电路模块。鼠标接口电路模块，完成USB、RS232串口或6pin Mini-DIN(PS/2)物理连接的电平兼容。
如果选择微处理器自带USB、RS232串口或6pin Mini-DIN(PS/2)接口信号引脚，鼠标接口电路模块可以并入内部三字节编码模块。
图8为超声波手写笔具有鼠标功能时，超声波接收处理装置的内部不包含X、Y值计算单元的电路模块图。可见，超声波接收处理装置的电路模块包含超声波接收模块、超声波检测放大模块、内部专用运算器模块、红外接收模块、接收到的红外控制信号处理模块、内部三字节编码模块和鼠标接口电路模块等六个内部模块。其中，超声波接收模块、超声波检测放大模块、红外接收模块、接收到的红外控制信号处理模块以及鼠标接口电路模块与图7的描述一致，差异在于内部三字节编码模块。内部三字节编码模块负责将Δto值、Δts值和红外控制状态信号，按照三字节编码数据格式进行三字节编码，送给鼠标接口电路模块。如果选择微处理器自带USB、RS232串口或6pin Mini-DIN(PS/2)接口信号引脚，鼠标接口电路模块可以并入内部三字节编码模块。
如图11所示，电话主机按键键盘可以采用5×5键盘矩阵。在5×5键盘矩阵电路上，25键键名可以这样分配0-9数字按键，视频/手写显示切换键，白板讨论键，保存键，翻页键，多方通讯键，IP地址显示键，IP地址方式键，专用IP地址分割符“.”键，中文名拼音方式(含英文名)键，中文名汉字方式键，重拨键，本地图像屏蔽等若干功能按键。
电话主机主电路单元原理框图如图12，内部有中央处理器CPU、MPEG4多媒体数字信号编解码器芯片CODEC、静态随机存取存储器SDRAM、动态随机存取存储器DRAM、快闪存储器FLASH和外围接口电路模块。其中，网络设备驱动模块支持IP协议栈，负责处理从网上传送过来的数据，包括实时收发音视频流、手写数据、双向控制信号等。CODEC模块负责管理IP可视电话中的音频视频解码以及摄像AV输入的编码单元。IP可视电话启动后，CPU控制GPIO读取处理用户的键盘矩阵输入命令，启动执行IP网络协议和其他各种交互控制协议，处理传送到本地的IP数据，将IP视频数据拆除IP封装，通过总线发给MPEG4CODEC，进行MPEG4码流的解码，从MPEG4 CODEC输出到LCD；初始化MPEG4 CODEC的编码，将A/V输入MPEG4 CODEC，通过总线交CPU将数据封装成IP，最后发送到维持建立通讯的远端IP电话机；CPU计算处理RS232串口、USB接口送入的手写输入数据，决定是否在LCD上预览，在选择进行白板通讯时，在LCD或者其他显示设备上显示手写输入笔迹；并按照协议一方面负责不断实时地在本地LCD上或者其他显示设备上显示书写笔迹，另一方面负责同时不断将此得到超声波手写笔笔尖位置值，按照约定的内部白板协议，形成准备发送的数据，将这些数据封装在IP包中发送给远端的IP可视电话机，远端IP可视电话机收到这些IP包后，取出封装在IP包中的数据并显示。远端IP可视电话机不断接收发来的数据，最终完成笔迹的远端显示。
软件部分。IP可视电话机是一个多媒体综合平台环境，集成了交互式多媒体图形、音频、动画和MPEG4视频流CODEC，以及远程白板讨论、手写输入等功能，可以用LCD或其他显示设备显示。同时还可以增加用户界面友好的众多应用，同时支持应用的在线升级。软件由操作系统和应用软件两大部分组成。CPU可以选用多种操作系统。以LINUX为例简单介绍。如图13，是经过内核裁减的LINUX，形成一个基本的内核操作系统。
白板交流功能是在主叫被叫应答开始两者之间的可视通信后，可以按下键盘上的白板讨论键，启动远程白板讨论应用。图15为本实用新型通信使用中的IP可视电话机示意图。
在本实用新型的IP可视电话中增加手写识别软件，可以实现输入笔迹识别，从而转化为打印字体。
本实用新型的IP可视电话机还可以用来收看以点播或广播形式发送的视频节目。其设计实现特征是，依据互连网的实际状态，有两种设计。一种是存在专门的服务站点。用IP可视电话机拨此服务站点的IP地址或中英文名称，或者按照IP可视电话技术标准中采用的用户ID编码方式获得的注册ID“086001001000088880000”(特服号)，拨通按照约定的消息协议格式认证授权后，继续按照约定的消息协议格式进行下载节目菜单，供选择，若是IP电影/新闻广播站，最后约定的消息协议格式开始接收音像码流，解码观看。一种是基于网页网站方式。IP可视电话主机启动内置嵌入式浏览器，输入网址，选择要观看的节目。
在本实用新型的IP可视电话中的NIU增加IP唤醒检测处理电路，不断侦听网络发来关于呼叫自己的物理层电信号，唤醒为节电和节省网络费而处于不工作的CPU，实现不在线用户被唤醒。
权利要求1.一种带手写输入装置的IP可视电话机，其特征在于由超声波手写笔、可视电话主机及与其相连接的超声波接收处理装置组成；超声波手写笔用于发射超声波和手写输入，由笔形外壳、置于外壳内的印刷电路和电源构成，在笔尖附近的外壳上设有超声波发射孔，印刷电路由超声波发射电路以及超声波换能发射组成，按下笔尖可接通超声波发射电路，超声波从超声波发射孔射出；超声波接收处理装置用于接收超声波及其后的处理，其电路模块包含超声波接收模块、超声波检测放大模块、内部编码模块和接口电路模块；超声波接收模块至少包含相隔一定距离的两个超声波换能器，超声波接收模块两路接收超声波手写笔发射的超声波信号，将其转化为电信号，并将它送给超声波检测放大模块，超声波检测放大模块接收超声波接收模块送来的电信号，将其放大，由内部控制电路输出两个基于参考计时原理得出的参考时间值Δts和Δto给内部编码模块，内部编码模块负责将Δts和Δto按照编码数据格式进行编码，送给接口电路模块，接口电路模块通过USB或RS232串口实现超声波接收处理装置与可视电话主机之间的连接；可视电话主机包含IP网络接口单元、主电路单元、摄像单元、显示单元和按键键盘；键盘按键除包含普通数字键和功能键外，至少还包含视频/手写显示切换键、白板讨论键、保存键、翻页键和多方通讯键；主电路单元通过USB或者RS232串口接收来自超声波接收处理装置的输入数据，并根据相应功能按键的指令对输入数据进行处理，实现按键功能；显示单元不仅可以显示视频影像，还可以显示手写输入笔迹，由视频/手写显示切换键实现二者之间的切换；可视电话主机主电路单元包括中央处理器CPU、MPEG4或者H263多媒体数字信号编解码器芯片CODEC、静态随机存取存储器SDRAM、动态随机存取存储器DRAM、快闪存存储器FLASH和外围接口电路模块；CODEC芯片分别通过总线和内部数据线连接DRAM、SDRAM，为其编解码缓存使用；CODEC芯片挂在CPU的PCI或者其他类型总线上；CPU根据超声波接收处理装置传来的参考时间值计算手写笔笔尖位置坐标；CPU通过驱动程序，将输入图像和声音的数据送到CODEC芯片编码视频和音频入口，驱动CODEC芯片进行编码，编码结果按照协议封装成音视频流，经总线交CPU处理；CPU将音视频流按照IP可视电话协议，最终封装为IP包，发给到远端IP可视电话；同时，CPU接收远端IP可视电话的图像压缩数据，将其送到CODEC芯片解码，解码结果输出到本地视频和音频输出口，实现IP网上的可视通讯。
2.根据权利要求1所述的IP可视电话机，其特征在于所述Δts为表面超声波由发射点(P)经边缘边界反射到第一接收点(S)的时间与表面超声波由发射点(P)直接传播到第一接收点(S)的时间之差，所述Δto为表面超声波由发射点(P)经边缘边界反射到第二接收点(O)的时间与表面超声波由发射点(P)直接传播到第二接收点(O)的时间之差。
3.根据权利要求1所述的IP可视电话机，其特征在于所述Δts为超声波由发射点(P)经空气直接传播到达第一接收点(S)的时间与超声波由发射点(P)经激励平面上表面波传播到达第一接收点(S)的时间之差，所述Δto为超声波由发射点(P)经空气直接传播到达第二接收点(O)的时间与超声波由发射点(P)经激励平面上表面波传播到达第二接收点(O)的时间之差。
4.根据权利要求1或2所述的IP可视电话机，其特征在于超声波接收处理装置的电路模块还包括内部专用运算器模块；超声波检测放大模块将参考时间值Δts和Δto输出给内部专用运算器模块，内部专用运算器模块量化参考时间值，快速完成手写笔笔尖位置坐标值的计算，并将计算结果送出给内部编码模块进行编码；可视电话主机CPU不再计算手写笔笔尖位置坐标值。
5.根据权利要求3所述的IP可视电话机，其特征在于超声波接收处理装置的电路模块还包括内部专用运算器模块；超声波检测放大模块将参考时间值Δts和Δto输出给内部专用运算器模块，内部专用运算器模块量化参考时间值，快速完成手写笔笔尖位置坐标值的计算，并将计算结果送出给内部编码模块进行编码；可视电话主机CPU不再计算手写笔笔尖位置坐标值。
6.根据权利要求4所述的IP可视电话机，其特征在于超声波手写笔的笔形外壳上还有红外发射孔和代替普通鼠标左、右键的两个按键；手写笔印刷电路还包括微处理器、红外发射电路和鼠标状态电路，鼠标状态电路负责实现两个按键开关状态；微处理器负责读出按键状态，并完成此值的红外发射编码，控制红外发射电路发射红外信号；超声波接收处理装置的电路模块还包括红外接收模块和红外控制信号处理模块，内部编码模块为三字节编码模块；红外接收模块接收手写笔发射的红外信号，并将其转化为电信号，传给红外控制信号处理模块；红外控制信号处理模块处理分析红外接收模块发来的红外电信号，识别出红外编码信号，并将其送给内部三字节编码模块；内部三字节编码模块是一个内部微处理器，负责将Δts、Δto以及红外编码信号，按照三字节编码数据格式进行三字节编码，并送给接口电路模块。
7.根据权利要求1、2、3和5中任意一项所述的IP可视电话机，其特征在于超声波手写笔的笔形外壳上还有红外发射孔和代替普通鼠标左、右键的两个按键；手写笔印刷电路还包括微处理器、红外发射电路和鼠标状态电路，鼠标状态电路负责实现两个按键开关状态；微处理器负责读出按键状态，并完成此值的红外发射编码，控制红外发射电路发射红外信号；超声波接收处理装置的电路模块还包括红外接收模块和红外控制信号处理模块，内部编码模块为三字节编码模块；红外接收模块接收手写笔发射的红外信号，并将其转化为电信号，传给红外控制信号处理模块；红外控制信号处理模块处理分析红外接收模块发来的红外电信号，识别出红外编码信号，并将其送给内部三字节编码模块；内部三字节编码模块是一个内部微处理器，负责将Δts、Δto以及红外编码信号，按照三字节编码数据格式进行三字节编码，并送给接口电路模块。
8.根据权利要求1、2、3和5中任意一项所述的IP可视电话机，其特征在于可视电话主机的网络接口单元还包含IP唤醒检测处理电路，不断侦听网络发来关于呼叫本机的物理层电信号，唤醒非工作状态下的CPU，实现不在线用户唤醒。
9.根据权利要求4所述的IP可视电话机，其特征在于可视电话主机的网络接口单元还包含IP唤醒检测处理电路，不断侦听网络发来关于呼叫本机的物理层电信号，唤醒非工作状态下的CPU，实现不在线用户唤醒。
10.根据权利要求1、2、3和5中任意一项所述的IP可视电话机，其特征在于IP可视电话主机按键键盘采用5×5键盘矩阵结构。
专利摘要本实用新型公开了一种带手写输入装置的IP可视电话机，由超声波手写笔、可视电话主机及与其相连接的超声波接收处理装置组成，具有远程白板讨论功能。超声波手写笔用于手写输入，由笔形外壳、置于外壳内的印刷电路和电源构成；超声波接收处理装置用于接收超声波及其后的处理，其电路模块包含超声波接收模块、超声波检测放大模块、内部编码模块和接口电路模块；可视电话主机包含IP网络接口单元、主电路单元、摄像单元、显示单元和按键键盘；键盘按键增加了视频/手写显示切换键、白板讨论键、保存键、翻页键和多方通讯键；主电路单元通过USB或者RS232串口接收来自超声波接收处理装置的输入数据。
文档编号H04N7/14GK2631160SQ0326471
公开日2004年8月4日 申请日期2003年6月20日 优先权日2003年6月20日
发明者刘习杰 申请人:刘习杰