一种FPD‑LINK低电压差分信号视频传输中的双向控制方法与流程

本发明涉及视频传输控制技术领域，特别是涉及一种fpd-link低电压差分信号视频传输中的双向控制方法。

背景技术：

在视频传输应用里，视频采集信号与信号处理芯片采用串行传输，需要采集和信号处理之间不光传输rgb和vsnyc、hsync信号，同时需要相互之间传输低速的控制信号。如果再额外增加一条传输线，会增加产品的重量。为了节省线缆，在高速接收器端增加低速信号发生器，在高速发送端增加低速信号接收器，高速和低速信号叠加在同一个线缆上完成双向通信功能，如图1所示。

常见的高速串行有效负载的参考解释就像28位串行帧。28位串行帧的组成为：24位、2位嵌入式时钟信息和2位用于链接的串行控制位。因此，对于每24位的数据，实际发送的是28位串行位，这就是基本链接的效率24/28（86%）。24位数据被修改为平衡的、随机的和加扰的数据，这样做是为了支持链接上的交流耦合，并在传送相对静态的数据时，有助于减少isi（码间干扰）的影响。这两个时钟位是固定的，一位高（c1）一位低（c0）。两个串行控制位，通常被标注为dca(a)和dcb(b)，给des提供信息以恢复数据、链接状态和模式。低速串行速率大概在2-4mhz，相对较低，以供能跟高速串行信号实现有效分离。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种fpd-link低电压差分信号视频传输中的双向控制方法，能够基于外部mcu输入的i2c信号实现对前级设备、后级设备和远端设备的控制。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种fpd-link低电压差分信号视频传输中的双向控制方法，其特征在于,包括正向控制和逆向控制；

所述正向控制包括：

des设备接收并解析来自mcu的第一i2c控制信号，然后判断第一i2c控制信号的作用对象：

若第一i2c控制信号的作用对象为des设备，则des设备根据第一i2c控制信号进行自身i2c配置；

若第一i2c控制信号的作用对象为ser设备或远端设备，则des设备生成第一i2c信息，并将该第一i2c信息编码混频到第一lvds信号，然后将第一lvds信号传输到ser设备；

ser设备接收并解析来自des设备的第一lvds信号，得到第一i2c信息，然后判断第一i2c信息的作用对象：

若第一i2c信息的作用对象为ser设备，则ser设备根据第一i2c信息配置自身的内部寄存器；

若第一i2c信息的作用对象为远端设备，则ser设备生成第一i2c指令对远端设备进行i2c配置；

所述逆向控制包括：

ser设备接收并解析来自mcu的第二i2c控制信号，然后判断第二i2c控制信号的作用对象：

若第二i2c控制信号的作用对象为ser设备，则sers设备根据第二i2c控制信号进行自身i2c配置；

若第二i2c控制信号的作用对象为des设备或远端设备，则ser设备生成第二i2c信息，并将该第二i2c信息编码混频到第二lvds信号，然后将第二lvds信号传输到des设备；

des设备接收并解析来自ser设备的第二lvds信号，得到第二i2c信息，然后判断第二i2c信息的作用对象：

若第二i2c信息的作用对象为des设备，则des设备根据第二i2c信息配置自身的内部寄存器；

若第二i2c信息的作用对象为远端设备，则des设备生成第二i2c指令对远端设备进行i2c配置。

优选的，所述des设备包括：

第一控制模块，根据第一i2c信号或第二i2c信息执行相应操作；

高速接收器，接收所述第二lvds信号；

低速驱动器，发出所述第一lvds信号；

第一解码器，对所述第二lvds信号进行解码；

第一编码器，将第一控制模块发送给ser设备的信息编码混频到第一lvds信号；

第一slave模块，用于对接收到的数据进行读操作；

第一master模块，用于对接收到的数据进行写操作。

优选的，所述第一控制模块在上电后由空闲状态进入先导状态，并发送低速先导码，然后进入临时先导状态并发送预设长度的先导码，然后进入初始化状态并将des设备的设定状态信息发送给ser设备，然后进入等待指令状态；

在等待指令状态中，若获得des设备状态信息改变的信息时，将des设备的设定状态信息发送给ser设备，并等待ser设备的回应信号，若在预设时间内接收到该回应信号则进入等待指令状态，否则再次将des设备的设定状态信息发送给ser设备；

在等待指令状态中，若des设备接收到需对后级设备或远端设备i2c操作时，将操作指令发送给第一解码器并等待第一解码器的确认信息，若在预设时间内接收到第一解码器的确认信息则进入等待指令状态，否则再次向第一解码器发送操作指令；

在等待指令状态中，若des设备接收到ser设备要对des设备或远端设备i2c操作时，进入申请读操作状态，若第一slave模块在预设时间内响应则将i2c信息发送给第一slave模块读操作，并在i2c信息发送完成后进入等待指令状态；若第一slave模块在预设时间内未响应则进入等待指令状态。

优选的，所述第一slave模块对所述第一i2c信号进行读操作时：若第一i2c信号为对远端设备进行i2c配置时，则des设备将i2c信号传输给ser设备；若第一i2c信号为des设备进行自身配置或者对ser设备进行i2c配置时，则des设备将数据按照start+设备地址+ack+子地址+ack+数据+ack+stop格式进行写操作。

优选的，所述第一master模块与远端设备进行通信时，第二i2c指令的写过程为start+发送写slave芯片地址+ack+发送slave子地址+ack+数据+ack+stop；读过程为start+发送写slave芯片地址+ack+发送slave子地址+ack发送读slave芯片地址+ack+数取的数据+ack+stop。

优选的，所述第一编码模块上电后先发先导码，在ser设备识别到先导码后ser设备再通过高速通道通知des设备已经识别到先导码，然后des设备开始发正常数据格式的曼切斯特编码。

优选的，所述第一解码模块解码数据的状态机为：复位后为空闲状态，复位后检测到四个高电平进入同步码状态，在同步码状态下检测到多个低电平，然后进入恢复码状态，在检测到校验位出错时停止解码数据并进入空闲状态；并在接收到数据请求响应时输出第一种数据，否则输出第二种数据。

优选的，所述ser设备包括：

第二控制模块，根据第二i2c信号或第一i2c信息执行相应操作；

低速接收器，接收所述第一lvds信号；

高速驱动器，发出所述第二lvds信号；

第二解码器，对所述第一lvds信号进行解码；

第二编码器，将第二控制模块发送给des设备的信息编码混频到第二lvds信号；

第二slave模块，用于对接收到的数据进行读操作；

第二master模块，用于对接收到的数据进行写操作。

优选的，所述第二控制模块在上电后由空闲状态进入等待指令状态；

在等待指令状态中，若des设备接收到需对后级设备或远端设备i2c操作时，进入申请读操作状态，若第二slave模块在预设时间内响应则将数据发送给第二slave模块读操作，并在数据发送完成后进入等待指令状态；若第二slave模块在预设时间内未响应则进入等待指令状态；

在等待指令状态中，若des设备接收到ser设备要对des设备或远端设备i2c操作时，将操作指令发送给第二解码器并等待第二解码器的确认信息，若在预设时间内接收到第二解码器的确认信息则进入等待指令状态，否则再次向第二解码器发送操作指令。

本发明的有益效果是：本发明采用通过lvds高低混频特点传输，接收外部mcu的i2c信息后进行编码后以高速或低速通道传递给后级器件，后级器件经高低分频后接收相关的i2c编码信息进行解码，获得相关的i2c操作，并即时把响应信息进行编码后经高速或低速通道传递给前级器件，应外部mcu需求后级器件可以与远端器件进行i2c通讯，前级器件接收经高低分频后接收相关的i2c响应编码信息进行解码，获得相关的响应信息后与外部的mcu进行响应，以完成整个双向i2c操作的流程。因而实现了基于外部mcu输入的i2c信号实现对三级设备（前级设备、后级设备和远端设备）的控制。

附图说明

图1为高速和低速信号叠加在同一个线缆上完成双向通信的示意图；；

图2为本发明中正向控制的一个实施例的流程示意图；

图3为本发明中des设备的一个实施例的示意图；

图4为本发明中第一控制模块的状态机过程示意图；

图5为本发明中ser设备的一个实施例的示意图；

图6为本发明中逆向控制的一个实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

本申请所述的lvds（low-voltagedifferentialsignaling），即为低电压差分信号。

如图2所示，一种fpd-link低电压差分信号视频传输中的双向控制方法，包括正向控制和逆向控制。

所述正向控制包括：

s01.des设备（lvds解码器）接收并解析来自mcu的第一i2c控制信号，然后判断第一i2c控制信号的作用对象：

若第一i2c控制信号的作用对象为des设备，则des设备根据第一i2c控制信号进行自身i2c配置。

若第一i2c控制信号的作用对象为ser设备（lvds编码器）或远端设备，则des设备生成第一i2c信息，并将该第一i2c信息编码混频到第一lvds信号，然后将第一lvds信号传输到ser设备。

如图3所示，所述des设备包括第一控制模块、高速接收器、低速驱动器、第一解码器、第一编码器、第一slave模块和第一master模块。其中，第一控制模块根据第一i2c信号或第二i2c信息执行相应操作；高速接收器接收所述第二lvds信号；低速驱动器发出所述第一lvds信号；第一解码器对所述第二lvds信号进行解码；第一编码器将第一控制模块发送给ser设备的信息编码混频到第一lvds信号；第一slave模块用于对接收到的数据进行读操作；第一master模块用于对接收到的数据进行写操作。

如图3所示，所述第一控制模块的状态机过程为：在上电后由空闲状态（idle）进入先导状态（preamble），并发送低速先导码，然后进入临时先导状态（preamble-tmp）并发送预设长度的先导码，然后进入初始化状态（native-ini）并将des设备的设定状态信息发送给ser设备，然后进入等待指令状态（cmd-free）。在等待指令状态中，若获得des设备状态信息改变的信息时进入自身配置状态（nvtive-config），将des设备的设定状态信息发送给ser设备，并进入等待自身响应状态（wait_native_ack），等待自身响应状态下等待ser设备的回应信号，若在预设时间内接收到该回应信号则进入等待指令状态，否则再次将des设备的设定状态信息发送给ser设备。在等待指令状态中，若获得des_request解码器请求操作（表示des设备接收到需对后级设备或远端设备i2c操作）时进入指令申请状态（cmd_request），将操作指令发送给第一解码器，并进入等待响应状态（wait_ack），在等待响应状态下等待第一解码器的确认信息，若在预设时间内接收到第一解码器的确认信息则进入等待指令状态，否则再次向第一解码器发送操作指令。在等待指令状态中，若获得ser_request编码器请求操作（表示des设备接收到ser设备要对des设备或远端设备i2c操作）时，进入申请读操作状态（request_slave），在申请读操作状态下，若第一slave模块在预设时间内响应则进入数据资料响应状态（data_ack_gen），数据资料响应状态下将i2c信息(i2c地址，i2c数据或i2c响应信息)发送给第一slave模块读操作，并在i2c信息发送完成后进入等待指令状态；若第一slave模块在预设时间内未响应则进入等待指令状态。

所述第一slave模块对所述第一i2c信号进行读操作时：若第一i2c信号为对远端设备进行i2c配置时，远端设备有各种风格（子地址有8，16，32或更多，数据也有8，16，32或更多），所以这里读写过程则是把子地址和数据则当成一个整体，des设备将i2c信号传输给ser设备，ser设备则是把它翻译出来送给远端设备，这样就可以做到无缝传递给远端设备，进行对远端设备的操作。若第一i2c信号为des设备进行自身配置或者对ser设备进行i2c配置时，则des设备将数据按照start+设备地址（8位）+ack+子地址（8位）+ack+数据（8位）+ack+stop格式进行写操作。

所述第一master模块与远端设备进行通信时，第二i2c指令的写过程为start+发送写slave芯片地址（8位）+ack+发送slave子地址（8位）+ack+数据（8位）+ack+stop；读过程为start+发送写slave芯片地址（8位）+ack+发送slave子地址（8位）+ack发送读slave芯片地址（8位）+ack+数取的数据（8位）+ack+stop。8位子地址+8位数据的写过程状态机：0→1→2→3→4→5→7→8→9→10→11→12→7→8→9→10→11→12→7→17→0；读过程：0→1→2→3→4→5→7→8→9→10→11→12→7→1→2→3→4→5→7→13→14→15→16→7→17→0。如果是其他格式的子地址和数据写过程时则只需那个7→8→9→10→11→12→7过程多几个循环就行，这里子地址和数据没有区别，都被当成数据，按照顺序发送就行。其他格式的读过程也是一样。

所述第一编码模块设计低速通道串行码的编码规则，上电后先发先导码，就是全0的曼彻斯特编码，在ser设备识别到先导码后ser设备再通过高速通道通知des设备已经识别到先导码，然后des设备开始发正常数据格式的曼切斯特编码。正常数据格式为30位：4’b1010+14位数据+5位gpio+4位crc码+3’b101。14位数据由命令类别+命令+数据构成，就可以进行i2c相关信息的传递，以完成双向i2c操作功能。第二解码器相关的解码以此规则来解码，获得相关i2c信息。

所述第一解码模块是对ser产生的串行数据进行解码，解码数据的状态机为：复位后为空闲状态，复位后检测到四个高电平进入同步码状态，在同步码状态下检测到多个低电平，然后进入恢复码状态，在检测到校验位出错时停止解码数据并进入空闲状态；并在接收到数据请求响应时输出第一种数据，否则输出第二种数据。第二编码器相关的编码以此规则来编码，把相关i2c信息编码在这串行数据上。

s02.ser设备接收并解析来自des设备的第一lvds信号，得到第一i2c信息，然后判断第一i2c信息的作用对象：

若第一i2c信息的作用对象为ser设备，则ser设备根据第一i2c信息配置自身的内部寄存器。

若第一i2c信息的作用对象为远端设备，则ser设备生成第一i2c指令对远端设备进行i2c配置。

如图5所示，所述ser设备包括第二控制模块、低速接收器、高速驱动器、第二解码器、第二编码器、第二slave模块和第二master模块。其中，第二控制模块根据第二i2c信号或第一i2c信息执行相应操作；低速接收器接收所述第一lvds信号；高速驱动器发出所述第二lvds信号；第二解码器对所述第一lvds信号进行解码；第二编码器将第二控制模块发送给des设备的信息编码混频到第二lvds信号；第二slave模块用于对接收到的数据进行读操作；第二master模块用于对接收到的数据进行写操作。

所述第二控制模块在上电后由空闲状态进入等待指令状态。在等待指令状态中，若获得des_request解码器请求操作时，进入申请读操作状态，若第二slave模块在预设时间内响应则将数据发送给第二slave模块读操作，并在数据发送完成后进入等待指令状态；若第二slave模块在预设时间内未响应则进入等待指令状态。在等待指令状态中，若获得ser_request编码器请求操作时，将操作指令发送给第二解码器并等待第二解码器的确认信息，若在预设时间内接收到第二解码器的确认信息则进入等待指令状态，否则再次向第二解码器发送操作指令。

所述第二slave模块对所述第二i2c信号进行读操作时：若第二i2c信号为对远端设备进行i2c配置时，远端设备有各种风格（子地址有8，16，32或更多，数据也有8，16，32或更多），所以这里读写过程则是把子地址和数据则当成一个整体，ser设备将i2c信号传输给des设备，des设备则是把它翻译出来送给远端设备，这样就可以做到无缝传递给远端设备，进行对远端设备的操作。若第二i2c信号为ser设备进行自身配置或者对des设备进行i2c配置时，则ser设备将数据按照start+设备地址（8位）+ack+子地址（8位）+ack+数据（8位）+ack+stop格式进行写操作。

所述第二master模块与远端设备进行通信时，第一i2c指令的写过程为start+发送写slave芯片地址（8位）+ack+发送slave子地址（8位）+ack+数据（8位）+ack+stop；读过程为start+发送写slave芯片地址（8位）+ack+发送slave子地址（8位）+ack发送读slave芯片地址（8位）+ack+数取的数据（8位）+ack+stop。8位子地址+8位数据的写过程状态机：0→1→2→3→4→5→7→8→9→10→11→12→7→8→9→10→11→12→7→17→0；读过程：0→1→2→3→4→5→7→8→9→10→11→12→7→1→2→3→4→5→7→13→14→15→16→7→17→0。如果是其他格式的子地址和数据写过程时则只需那个7→8→9→10→11→12→7过程多几个循环就行，这里子地址和数据没有区别，都被当成数据，按照顺序发送就行；其他格式的读过程也是一样。

如图6所示，所述逆向控制包括：

s11.ser设备接收并解析来自mcu的第二i2c控制信号，然后判断第二i2c控制信号的作用对象：

若第二i2c控制信号的作用对象为ser设备，则sers设备根据第二i2c控制信号进行自身i2c配置；

若第第二i2c控制信号的作用对象为des设备或远端设备，则ser设备生成第二i2c信息，并将该第二i2c信息编码混频到第二lvds信号，然后将第二lvds信号传输到des设备。

s12.des设备接收并解析来自ser设备的第二lvds信号，得到第二i2c信息，然后判断第二i2c信息的作用对象；

若第二i2c信息的作用对象为des设备，则des设备根据第二i2c信息配置自身的内部寄存器；

若第二i2c信息的作用对象为远端设备，则des设备生成第二i2c指令对远端设备进行i2c配置。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。