专利名称：一种结构紧凑的带ip网络接口的解码设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到一种结构紧凑，带有IP(互连网)网络接口的MPEG-2(运动图像专家组2)解码设备。
技术背景运动图像压缩技术与网络技术的结合促成了今天众多基于网络传输的视频应用，如IPTV(网络电视)、会议电视、远程监控等。在上述应用中所采用的运动图像压缩技术标准有多种，其中以采用MPEG-2(运动图像专家组2)标准的图像质量最为清晰，因此受到大部分对图像质量有较高要求用户的青睐。
随着Internet技术的普及与推广，TCP/IP协议逐渐成为网间互连的标准协议。由于Ethernet(以太网)网技术的在局域网中的广泛应用，使得其技术成熟度及成本均具有巨大优势，因此越来越多的网络传输设备如SDH(同步数字系列)、ATM(异步传送模式)等均支持Ethernet接口。
因此，如何将高质量的MPEG-2图像编码技术与成熟的网络通信技术相结合，利用UDP/IP协议传输MPEG-2视音频数据流，并采用Ethernet接口作为网络接口；同时，将网络上传输的MPEG-2数字图像数据流实时转换为模拟的视音频信号输出，实现基于网络的音视频传输应用；并且根据室外设备使用的特点，对该设备的外形、工作温度范围及抗干扰能力进行了优化设计，是本申请人致力研究的技术内容之一。
实用新型内容本实用新型旨在提供一种适于室外恶劣环境使用的结构紧凑的带IP网络接口MPEG-2解码设备，一方面可以通过接收基于UDP/IP协议传输的数字图像码流，经MPEG-2解码方式解压后输出，另一方面还可通过Ethernet接口与传输设备连接，从而实现基于网络的视频传输应用。
本实用新型所提供的一种结构紧凑的带IP网络接口的解码设备，其特征在于包括MPEG-2解码板和与之相连的通信控制板，两块板以背靠背的方式通过40芯的双列直插连接件连接；其中通信控制板，用于将MPEG-2数字图像数据流从UDP/IP协议报文中分离出来，传输给解码板进行解码，同时，还完成了RS232/RS485接口与10/100M以太网接口间的协议转换，实现RS232/RS485到UDP/IP转换；MPEG-2解码板，用于负责将输入的MPEG-2传输流经过音、视频分离解码还原为模拟信号输出，同时负责对解码器进行控制及与通信控制板的通信。
在上述的解码设备中，MPEG-2解码板包括MPEG-2解码模块、板间通信控制器模块、视频滤波模块和音频数/模转换模块，以及连接在所述MPEG-2解码模块和板间通信控制器模块之间的解码板连接件，其中所述的MPEG-2解码模块分别与所述的板间通信控制器模块、视频滤波模块和音频数/模转换模块相连。
在上述的解码设备中，通信控制板包括依次连接的以太网接口模块、通信控制器模块和现场可编程门阵列模块；分别与通信控制器模块和现场可编程门阵列模块相连的RS232/RS485模块；连接在现场可编程门阵列模块和通信控制器模块之间的编码板连接件；以及，供电的电源模块。
在上述的解码设备中，通信控制模块是由基于ARM7内核的32位CPU组成的。
在上述的解码设备中，所有的外部输入信号均通过瞬态电压抑制器件与内部电路连接。
在上述的解码设备中，MPEG-2解码板和通信控制板两块板的发热元器件均焊接在电路板朝向设备外壳的一侧。
本实用新型将高质量的MPEG-2图像编码技术与成熟的网络通信技术相结合，利用UDP/IP协议传输MPEG-2视音频数据流，并采用Ethernet接口作为网络接口。该实用新型设备能够将网络上传输的MPEG-2数字图像数据流实时转换为模拟的视音频信号输出，实现基于网络的音视频传输应用。并且根据室外设备使用的特点，对该设备的外形、工作温度范围及抗干扰能力进行了优化设计，使该实用新型设备能够在较为恶劣环境中使用。本实用新型结构紧凑，便于室外安装。
图1(a)～(b)分别是本实用新型的通信控制板和MPEG-2解码板的功能框图。
具体实施方式
如图1(a)～(b)所示，本实用新型，即一种结构紧凑的带IP网络接口的解码设备，包括MPEG-2解码板2和与之相连的通信控制板1，两块板以背靠背的方式通过40芯的双列直插连接件连接，连接的信号包括电源(5V、3.3V、1.8V)；TS流信号(8TS流数据信号，TS流时钟信号，TS流数据有效信号)；UART总线信号。其中TS流信号与通信控制板的FPGA模块连接；UART总线信号与通信控制板上的FPGA模块连接；5V电源直接由设备的外部供电提供，3.3V和1.8V电源由通信控制板上的电源芯片从5V电源产生。
本设备的外形尺寸如下长187mm，宽118mm，高41mm。
本设备的外部接口包括1个模拟复合视频接口(BNC插座)，2个模拟音频接口(左、右声道，BNC插座)，Ethernet接口(RJ45插座)，RS232/RS485接口(RJ45插座)，Console(控制)接口(DB9-M插座)。所有的外部输入信号均通过瞬态电压抑制器件与内部电路连接，以避免雷电等干扰对设备造成损坏。
考虑到散热的需要，两块板的发热元器件均焊接在电路板朝向设备外壳的一侧。
在图像传输方式上，本设备支持24Mbps的MPEG-2实时数字图像的单路点播和组播。
一、MPEG-2解码板2，用于负责将输入的MPEG-2TS(传输流)流经过音、视频分离解码还原为模拟信号输出，同时负责对解码器进行控制及与通信控制板通信。其包括MPEG-2解码模块21、板间通信控制器模块22、视频滤波模块23和音频数/模转换模块24，以及连接在所述MPEG-2解码模块21和板间通信控制器模块22之间的解码板连接件25。
MEPG-2解码模块21采用Cherrtek公司的CT121 MPEG-2解码芯片。该芯片除能完成视频的MPEG-2解压缩外还提供音频解压缩及视音频同步解复用。输入的TS流信号直接与通信控制板接口连接。该解码芯片的主时钟为27MHz，内置有8051内核的微处理器负责对该芯片的配置和初始化，其控制程序存储于片外的一块FLASH中。
板间通信控制器模块22利用ATMEL公司的8位单片机ATMEGA16实现。该芯片完成通信控制板和解码芯片之间的通信的协议转换。同时提供对编码板的程序的升级控制。
二、通信控制板1，用于将MPEG-2数字图像数据流从UDP/IP协议报文中分离出来，传输给解码板进行解码，同时，还完成了RS232/RS485接口与10/100M以太网接口间的协议转换，实现RS232/RS485到UDP/IP的转换；其包括以太网接口模块11、通信控制器模块13、FPGA(现场可编程门阵列)模块14、RS232/RS485模块12、编码板连接件16，以及供电的电源模块17。
RS232/RS485模块12与FPGA模块14连接，将FPGA模块14内部UART模块的串行数据输入和输出信号转变为RS232/RS485信号电平并与RJ45接口连接。
Console模块15与通信控制器上UART的串行数据输入和输出信号连接，转变为RS232电平信号后与Console接口连接。
10/100M接口模块11通过MII接口与通信控制器上MAC连接。
10/100M接口模块11由DIVICOM公司的DM9161E芯片和网络变压器组成。实现10/100Base-T的ETHERNET的PHY接口。网络变压器接RJ45插座。
FPGA模块14采用Lattice公司的LFXP3C现场可编程逻辑器件。FPGA模块14内包含以下功能模块TS流数据缓存模块、UART模块、地址译码及中断产生模块。其中TS流数据缓冲模块将接收CPU来的TS流数据，并存储在深度达4K字节32位的FIFO中，同时，将32位TS流数据转换成8位TS流数据并根据TS流的数据结构提取同步信息，从而产生标准的TS流信号(8TS流数据信号，TS流时钟信号，TS流数据有效信号，TS流数据同步信号)。UART模块完成通常的UART控制器功能。通信控制器通过访问UART模块的寄存器完成UART工作参数设置(如波特率、字长、奇偶校验、起始/停止位等)及串行数据发送与接收。UART模块串行数据输入与输出信号与通信控制板的RS232/RS485模块连接。
通信控制器模块以Winbond公司的基于ARM7内核的32位CPU W90N740为核心，加上SDRAM及FLASH等器件组成一个32位的CPU系统。通信控制器模块是本设备的核心模块，它与FPGA模块、10/100M以太网接口模块、Console接口模块及MPEG-2解码板的板上通信控制器连接，实现对上述模块的参数设置并控制这些模块间的数据传输。它主要完成以下功能1、1)TS流获取功能。将网络上的以UDP/IP协议打包的TS数据包从10/100M以太网接口接收下来，输出给FPGA的TS流数据缓存模块。
2、2)RS232/RS485到UDP/IP转换功能。RS232/RS485模块接收到的串行数据经FPGA模块内的UART模块转换成并行数据后被通信控制器读取，经UDP/IP协议打包后传送到10/100M以太网接口；反之，从10/100M以太网接口接收到UDP/IP数据报文，若其封装的数据为串口数据，则通信控制器将该数据从UPD/IP数据报文中取出，并经过FPGA模块中的UART模块发送到RS232/RS485模块中。
3、3)Console控制功能。Console接口模块与通信控制器上的UART控制器连接。通过该接口可以实现本设备系统程序的升级、参数修改等设备维护功能。
4、4)对MPEG-2解码板初始化和控制功能。通信控制器通过与MPEG-2解码板上的通信控制模块间的异步串行通道传递MPEG-2编码芯片工作所需的参数。
以上诸实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的范畴之内，应由各权利要求限定。而纳入权利要求的范围之内。
权利要求1.一种结构紧凑的带IP网络接口的解码设备，其特征在于包括MPEG-2解码板和与之相连的通信控制板，两块板以背靠背的方式通过40芯的双列直插连接件连接；其中通信控制板，用于将MPEG-2数字图像数据流从UDP/IP协议报文中分离出来，传输给解码板进行解码，同时，还完成了RS232/RS485接口与10/100M以太网接口间的协议转换，实现RS232/RS485到UDP/IP转换；MPEG-2解码板，用于负责将输入的MPEG-2传输流经过音、视频分离解码还原为模拟信号输出，同时负责对解码器进行控制及与通信控制板的通信。
2.根据权利要求1所述的解码设备，其特征在于所述的MPEG-2解码板包括MPEG-2解码模块、板间通信控制器模块、视频滤波模块和音频数/模转换模块，以及连接在所述MPEG-2解码模块和板间通信控制器模块之间的解码板连接件，其中所述的MPEG-2解码模块分别与所述的板间通信控制器模块、视频滤波模块和音频数/模转换模块相连。
3.根据权利要求1所述的解码设备，其特征在于所述的通信控制板包括依次连接的以太网接口模块、通信控制器模块和现场可编程门阵列模块；分别与通信控制器模块和现场可编程门阵列模块相连的RS232/RS485模块；连接在现场可编程门阵列模块和通信控制器模块之间的编码板连接件；以及，供电的电源模块。
4.根据权利要求3所述的解码设备，其特征在于所述的通信控制模块是由基于ARM7内核的32位CPU组成的。
5.根据权利要求1所述的解码设备，其特征在于该解码设备的所有的外部输入信号均通过瞬态电压抑制器件与内部电路连接。
6.根据权利要求1所述的解码设备，其特征在于所述MPEG-2解码板和通信控制板两块板的发热元器件均焊接在电路板朝向设备外壳的一侧。
专利摘要一种结构紧凑的带IP网络接口的解码设备，包括通信控制板，用于将MPEG－2数字图像数据流从UDP/IP协议报文中分离出来，传输给解码板进行解码，同时，还完成了RS232/RS485接口与10/100M以太网接口间的协议转换，实现RS232 OVER IP应用；MPEG－2解码板，用于负责将输入的MPEG－2传输流流经过音、视频分离解码还原为模拟信号输出，同时负责对解码器进行控制及与通信控制板通信。本实用新型将高质量的MPEG－2图像编码技术与成熟的网络通信技术相结合，利用UDP/IP协议传输MPEG－2视音频数据流，并采用Ethernet接口作为网络接口。该实用新型设备能够将网络上传输的MPEG－2数字图像数据流实时转换为模拟的视音频信号输出，实现基于网络的音视频传输应用。本实用新型结构紧凑，便于室外安装。
文档编号H04L29/00GK2867767SQ200620040228
公开日2007年2月7日 申请日期2006年3月16日 优先权日2006年3月16日
发明者冯地明 申请人:上海通信技术中心