一种多路输入和输出HDMI2.0矩阵式切换的装置的制作方法

【技术领域】

本发明涉及信号传输技术领域，特别是涉及一种多路输入和输出hdmi2.0矩阵式切换的装置。

背景技术：

高清晰度多媒体借口(highdefinitionmultimediainterface，hdmi)是一种未压缩的全数字消费电子产品接口标准，将高清晰度视频与多频道音视频融合连接到单一数字接口上进行合成处理，通过一根线缆传送出去，广泛应用于高密度数字视频光盘(digitalvideodisc,dvd)播放机、有线电视/卫星电视机顶盒、高清晰度电视(highdefinitiontelevision,hdtv)以及其它数字视听设备上，可以有效提高数字图像的质量，不再需要进行模数转换。

如今hdmi接口已经成为电子类产品音视频传输的主要连接方式。由于芯片技术的高速发展，hdmi接口标准也已从hdmi1.0升级到hdmi2.0，信号传输带宽也越来越高。随着源端信号设备(如蓝光dvd,游戏机，电脑等)，音频处理设备(如数字音频功放，模拟音频功放等)和显示端设备(电视机，显示器等)的不断升级，造成新老设备之间存在连接的兼容性问题。

技术实现要素：

在高清视听设备上，分辨率高低影响音质和视觉效果，也影响用户体验，本发明旨在解决hdmi影音终端设备连接问题，而提供一种多路输入和输出hdmi2.0矩阵式切换的装置，既可以兼容多种数字设备，操作方便，也能降低信号传输过程中的损耗和提高用户体验度。

为实现上述目的，本发明提供一种多路输入和输出hdmi2.0矩阵式切换的装置，其特征在于，该装置包括矩阵盒，及分别与矩阵盒相连接的多个信号源、多个影音终端以及一个外部控制终端；

所述矩阵盒内设有集成电路板，该电路板上集成有矩阵切换系统和控制系统，所述矩阵盒的背面设有矩阵盒信号输出端口、多个一级信号输入端口、一个多位edid控制开关、一个rs-232控制端口及电源端口，所述一级信号输入端口和信号输出端口分别与矩阵切换系统相连接，所述电源端口与集成电路板相连接；

所述rs-232控制端口的一端与外部控制终端相连接，另一端与控制系统相连接；

所述多位edid控制开关与控制系统相连接，所述多位edid控制开关开启/关闭时，其对应的多个一级信号输入端口呈信号流通/截止状态；

所述矩阵盒的正面设有电源键、数码管显示器、及通过控制系统与数码管显示器相连接的多个二级信号输出键，所述数码管显示器包括与多个二级信号输出键相对应的多个数码位，所述二级信号输出键的一次触发对应数码位的数值滚动加1；

所述矩阵切换系统包括矩阵芯片、接收芯片、发射芯片，所述矩阵芯片与控制系统相连接；所述接收芯片的一端与一级信号输入端口相连接，另一端与矩阵芯片相连接，所述接收芯片还与控制系统相连接；所述发射芯片的一端与信号输出端口相连接，另一端与矩阵芯片相连接，所述发射芯片还与控制系统相连接；

所述控制系统包括一级信号输入控制模块、二级信号输出控制模块、发射芯片控制模块、接收芯片控制模块以及rs-232控制模块，所述一级信号输入控制模块与edid控制开关相连接，所述二级信号输出控制模块与二级信号输出键和数码管显示器相连接，所述发射芯片控制模块与发射芯片相连接，所述接收芯片控制模块与接收芯片相连接,所述rs-232控制模块通过rs-232控制端口与外部控制终端相连接；

所述单个信号源包括多个二级信号输出端口，所述二级信号输出端口通过一条一端有多个接口，另一端仅一个接口的一拖多数据线与矩阵盒上的一个一级信号输入端口相连接；所述多个信号源对应矩阵盒上多个一级信号输入端口；

所述多个影音终端与矩阵盒上的矩阵盒信号输出端口相连接；

所述外部控制终端为带有控制面板的电脑、控制平板，所述外部控制终端与rs-232控制模块相连接，所述外部控制终端上设有控制一级信号输入控制模块的命令、控制二级信号输出控制模块的命令、控制发射芯片控制模块的命令、控制接收芯片控制模块的命令。

所述矩阵芯片为支持最高分辨率3840*2160@60hz，ycbcr4:4:48bit的18gbps矩阵芯片，所述信号输出端口和一级信号输入端口为基于hdmi2.0标准的高清影音接口。

所述矩阵盒信号输出端口和多个一级信号输入端口分别设置在矩阵盒背面一端的上下两排，其中一排为矩阵盒信号输出端口，另一排为多个一级信号输入端口，所述矩阵盒背面另一端并排设有多位edid控制开关、rs-232控制端口及电源端口。

所述矩阵盒内还设有蜂鸣器，所述蜂鸣器的一端与二级信号输出键相连接，另一端与控制系统相连接,

所述控制系统还包括蜂鸣器控制模块，所述蜂鸣器控制模块与蜂鸣器相连接。

所述外部控制终端还包含控制蜂鸣器控制模块的命令。

所述多个二级信号输出端口、多个一级信号输入端口、矩阵盒信号输出端口，其具体为4个二级信号输出端口、4个一级信号输入端口、4个矩阵盒信号输出端口，相应的，所述多个数码位、数码位的上限值、多位edid控制开关、多个二级信号输出键，其具体为4个数码位、数码位的上限值是4、4位edid控制开关、4个二级信号输出键。

本发明的积极效果在于：本发明支持最高分辨率支持3840*2160@60hzycbcr4:4:48bit，目前市面上矩阵只支持3840*2160@30hzycbcr4:4:48bit、3840*2160@60hzycbcr4:2:08bit，支持分辨率为市面上的2倍；采用双层hdmi输入输出座，减小矩阵盒体积；采用edid智能开关与数码管显示器，矩阵操作时人机交互，使得信号变换状态直观，提高终端所需信号切换的效率；采用rs-232控制模块，便于将控制指令转移到网络设备中，更加方便、直观，而且本发明采用的rs-232模块比市面上通用的db9串口模块体积更小，成本较低。本发明通过采用上述模块，提高了信号切换和输出效率的精确度，信号传输过程损耗小，而且在市场同类产品中，经济实惠。

【附图说明】

图1是本发明应用状态参考示意图

图2是矩阵盒的立体示意图

图3是矩阵盒的正面示意图

图4是矩阵盒的背面示意图

图5是矩阵盒的内部结构示意图

图6是本发明各系统的连接关系示意图

图7是控制系统工作示意图

图8是信号输入输出及过程变化示意图

【具体实施方式】

下列实施例是对本发明的进一步解释和说明，对本发明不构成任何限制。

如图1所示，本实施例提供了一种多路输入和输出hdmi2.0矩阵式切换的装置，其特征在于，该实现方法包括矩阵盒10，及分别与矩阵盒相连接的多个信号源20、多个影音终端30以及一个外部控制终端40。

如图2所示，本实施例的矩阵盒10为一个长方体金属壳体，壳体的两侧设有多个散热用的通风小孔，壳体内部用来固定电子元件，壳体的正面设有显示器设备和控制设备，壳体背面设有各种端口，壳体的边缘设置圆滑过渡的倒角，壳体的底部设有用于支撑的带有柔性垫片的支脚。

本实施例中，所述矩阵盒10的内部设有一块集成电路板11，该电路板11上集成有矩阵切换系统111、控制系统112和电源系统113。如图4所示，矩阵盒10的背面设有4个信号输出端口12端口(位置标注为abcd)、4个一级信号输入端口13(端口位置标注为abcd)、一个4位edid控制开关14及电源端口16。所述一级信号输入端口13和矩阵盒信号输出端口12分别与电路板11上的矩阵切换系统111相连接，所述一级信号输入端口13用来与外部信号源20相连接，本实施例中包括多个信号源20，每个信号源20有多个二级信号输出端口201，信号源20上每一个信号输出端口201对应一个二级信号，因此信号源20上的信号输出端口称之为二级信号端口，所述多个二级信号端口201通过一条一端有多个接口，另一端仅一个接口的一拖多数据线21与矩阵盒10上的一个一级信号输入端口13相连接。所述电源端口16与电路板11相连接，为所有电器元件供电；

本实施例中，所述多位edid智能开关14与控制系统112相连接，具体有4位拨码开关，每位开关上拨或下拨对应一种输入信号状态，当4位开关都上拨时，此时该智能开关功能转移至rs-232终端设备控制40，当4位开关都下拨时，由产品自定义设置为某种信号输入状态；所述矩阵盒信号输出端口12和多个一级信号输入端口13分别设置在矩阵盒10正面一端的上下两排，其中一排为矩阵盒信号输出端口12，另一排为多个一级信号输入端口13，所述矩阵盒10正面的另一端并排分别设有多位edid智能控制开关14及电源端口16。

本实施例中，如图3所示，矩阵盒10的正面设有电源待机键17、数码管显示器18、及通过控制系统112与数码管显示器18相连接的多个二级信号输出键19，数码管显示器18含4个显示位置，二级信号输出键19含4个按键，两者位置一一对应为a、b、c、d，二级信号输出键19每触发一次，对应数码管显示器18位置数字加1，数字表示该二级信号输出键19对应的某个一级信号输入端口13位置，比如，当数码管显示器18a位置数字为2时，表示矩阵盒输出a端口的信号由一级输入信号b端口输入。需要说明的是，每个显示区域位置的数字上限值为4，当某显示位达到数字4时，再次触发输出键，数码管在该位置显示位置自动跳回数字1。

本实施例中，矩阵盒10正面的电源待机键17长按3秒即可进入休眠状态，再次进去工作状态，只需快速按一次。

本实施例中，如图6所示，矩阵切换系统111包括矩阵芯片1111、接收芯片1112、发射芯片1113，所述接收芯片1112的一端与一级信号输入端口13相连接，另一端与矩阵芯片1111相连接，所述接收芯片1112还与控制系统112和电源系统113相连接；所述发射芯片1113的一端与矩阵盒信号输出端口12相连接，另一端与矩阵芯片1111相连接，所述发射芯片1113还与控制系统112和电源系统113相连接；所述矩阵芯片1111与控制系统112和电源系统113相连接；所述矩阵芯片1111为支持最高分辨率3840*2160@60hz，ycbcr4:4:48bit的18gbps矩阵芯片，所述信号输出端口和一级信号输入端口为基于hdmi2.0标准的高清影音接口。

本实施例中，矩阵盒内还设有蜂鸣器50，蜂鸣器50的一端与二级信号输出键19相连接，二级信号输出键19每触发一次，蜂鸣器50发出一次声响；蜂鸣器50另一端与控制系统112和电源系统113相连接。

本实施例中，如图7所示，控制系统112包括一级信号输入控制模块1121、二级信号输出控制模块1122、发射芯片控制模块1123、接收芯片控制模块1124以及rs-232控制模块1125，所述一级信号输入控制模块1121与edid控制开关14相连接，所述二级信号输出控制模块1122与二级信号输出键18和数码管显示器18相连接，所述发射芯片控制模块1123与发射芯片1113相连接，所述接收芯片控制模块1124与接收芯片1112相连接，所述rs-232控制模块1125通过rs-232控制端口15与外部控制终端40相连接；

所述信号源20包括多个二级信号输出端口201，所述二级信号输出端口201通过一条一拖多数据线21与矩阵盒10上的一个一级信号输入端口13相连接；

所述影音终端30与矩阵盒10上的矩阵盒信号输出端口12相连接。

本实施例中，所述外部控制终端40为带有控制面板的电脑、控制平板，所述控制面板与rs-232控制模块1125相连接，外部控制终端40可以代替矩阵盒10控制所有模块；所述rs-232控制端口15的一端与外部控制终端40相连接，另一端与控制系统112相连接。

在本实施例中，所述发射芯片1113的一端与矩阵盒信号输出端口13相连接，另一端与矩阵芯片1111相连接，所述发射芯片1113还与控制系统112和电源系统113相连接,所述接收芯片1112的一端与一级信号输入端口13相连接，另一端与矩阵芯片1111相连接，所述接收芯片1112还与控制系统112和电源系统113相连接。如图8所示，所述接收芯片1112将一级信号输入控制系统，控制系统识别信号信息并解码给矩阵芯片1111，矩阵芯片1111再将信息输送到发射芯片1113；反向地，矩阵盒信号输出端口12与终端设备连接并采集终端设备所需信号，将此信息导入发射芯片1113，控制系统112可接收此信息并命令接收芯片1112从一级信号输入端口13接入对应信号。

籍此，本发明通过基于hdmi2.0标准，在支持最高分辨率为3840*2160@60hzycbcr4:4:48bit的18gpbs矩阵芯片1111上进行4路信号输入与4路信号输出的切换，结合edid智能开关14、数码管显示器18、蜂鸣器50与rs-232控制端口15，人工、多方式选择最佳信号至终端设备。

目前市面上的矩阵只支持3840*2160@30hzycbcr4:4:48bit、3840*2160@60hzycbcr4:2:08bit的分辨力，而本发明支持的最高分辨率为市面上的2倍，极大提高了用户体验；本发明各种模块精巧设计，使得产品体积小，外观简洁，操作方便。

尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但是本发明的范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，以上各构件可用所属技术领域人员了解的相似或等同元件来替换。