网络硬盘录像机的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及网络硬盘录像机，包括CPU、主显模块、副显模块、网络模块、存储接口模块、信号转换模块和接口保护电路；所述主显模块包括主显HDMI接口和主显VGA接口；所述副显模块包括视频处理芯片、副显HDMI接口和副显VGA接口；网络模块包括网络PHY电路、网络变压器和网络接口；所述存储接口模块包括端口扩展芯片和若干个SATA接口；信号转换模块包括信号转换单元和通信接口，所述通信接口通过信号转换单元与CPU连接，通信接口与外部PTZ设备连接；本实用新型的优点在于提高主显的分辨率外，增设另外的副显模块；扩展出若干个SATA接口，极大地增加了硬盘接入数量。
【专利说明】
网络硬盘录像机
技术领域
[0001]本实用新型涉及电路设计，具体涉及网络硬盘录像机的电路设计。
【背景技术】
[0002]现在市面上主流安防产品都只能做视频数据的H.264处理，能力不足以处理日益增大的数据量，且处理数据流较大，会消耗有限的网络带宽；在视频接口的数量上，由于主控显示接口能力有限，最大只能支持一路1080P60的HDMI显示和一路1080P60的VGA显示，且这二者是同源的；客户在使用中，对于不同通道的查看，需要不停的切换显示屏幕，而对于多数路视频显示，则由于视频分割而造成分辨率的严重下降，无法查看清晰画面;主流产品在数据存储上，只有2个硬盘接口，则设备的最大存储能力只能依赖于每块硬盘容量的增大;故在实际工程项目中，需要多台设备同时工作一这会严重增加工程采购成本和维护成本；以往产品可能的意外故障会导致系统无法自复位，直到人为发现并重启系统，并将因此丢失很多录像数据;此外，不完善的接口保护，会造成设备的易损坏和增加了维护成本;低效电源转化效率、浪费了电力而又增加了设备发热。
【实用新型内容】
[0003]针对上述技术问题，本实用新型的目的在于提出一种高性能的网络硬盘录像机的电路，其包括强大的数字音视频处理能力，具备多个存储接口与空间扩展，以及视频接口扩展。
[0004]为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下:网络硬盘录像机，包括CPU、主显模块、副显模块、网络模块、存储接口模块、信号转换模块和接口保护电路；
[0005]所述主显模块包括主显HDMI接口和主显VGA接口，主显HDMI接口和主显VGA接口均与CPU连接；
[0006]所述副显模块包括视频处理芯片、副显HDMI接口和副显VGA接口，副显HDMI接口和副显VGA接口均通过视频处理芯片与CPU连接;所述视频处理芯片用于接收CPU发送的并行视频信号和并行音频信号，并输出TMSD信号至副显HDMI接口，以及输出RGB信号至副显VGA接口；
[0007]网络模块包括网络PHY电路、网络变压器和网络接口，网络接口、网络变压器和网络PHY电路依次连接，网络PHY电路与CPU连接；
[0008]所述存储接口模块包括端口扩展芯片和若干个SATA接口，SATA接口均通过端口扩展芯片与CPU连接，所述SATA接口与外部硬盘连接；
[0009]信号转换模块包括信号转换单元和通信接口，所述通信接口通过信号转换单元与CPU连接，通信接口与外部PTZ设备连接;所述信号转换单元用于将CPU发送的TTL电平UART信号处理输出RS422电平信号至通信接口 ；
[0010]所述主显HDMI接口、主显VGA接口、副显HDMI接口、副显VGA接口网络接口、SATA接口和通信接口均与接口保护电路连接。
[0011]作为优选，还包括告警输入电路和告警输出电路，告警输入电路和告警输出电路均与CPU连接;告警输入电路与外部检测设备连接，CPU与外部报警器连接；
[0012]所述告警输入电路，用于接收外部检测设备发送的意外信号并发送相应的告警输入信号至CPU;以提醒管理员获知外部监测设备处所发生的意外状况；
[0013]所述告警输出电路，用于接收CPU发送的告警输出控制信号，并根据该告警输出控制信号发送相应的告警输出信号至外部警报器。当CPU检测到意外状况时，CPU发送告警输出控制信号至告警输出电路，以使告警输出电路对外部报警器进行控制报警，以提醒管理员和其他人员获知。
[0014]作为优选，还包括USB模块;所述USB模块包括USB检测芯片和USB接口；所述USB接口通过USB检测芯片与CPU连接，所述USB接口与外部USB设备连接;所述USB接口与接口保护电路连接；
[0015]所述USB检测芯片用于检测USB接口是否连接外部USB设备，还用于通过USB接口对外部USB设备进行供电。
[0016]作为优选，还包括与CPU连接的复位检测电路；
[0017]所述复位检测电路，用于接收CPU的检测信号，以及用于在上电时和在预设时间内未接收到所述检测信号时发送复位信号至CPU，使CPU复位初始化。复位电路可以在本实用一开始启动时复位CPU，并且在CPU发生意外时候复位CPU。
[0018]作为优选，所述副显模块还包括声音处理芯片和声音输出接口，所述声音输出接口通过声音处理芯片与CPU连接，所述声音输出接口与接口保护电路连接;所述声音处理芯片接收CPU发送的并行音频信号并发送相应的音频信号至声音输出接口。所述声音输出接口所输出的音频信号可以辅助TMSD信号和RGB信号。
[0019]作为优选，网络模块还包括第二网络PHY电路、第二网络变压器和第二网络接口，第二网络接口、第二网络变压器和第二网络PHY电路依次连接，第二网络PHY电路与CPU连接，所述第二网络接口与接口保护电路连接。第二网络PHY电路、第二网络接口和第二网络变压器可以增加本实用的信号吞吐量。
[0020]作为优选，所述存储接口模块还包括eSATA接口，eSATA接口与CPU连接，所述eSATA接口与接口保护电路连接;eSATA接口作为一个备用接口，在有外部其他设备需要连接或扩展接口时所用。
[0021 ]作为优选，所述SATA接口的数量为二十四个;所有SATA接口均集成在一个硬盘扩展背板上降低了本实用的成本，并且减少了本使用的体积。
[0022]作为优选，所述CPU为H.265处理芯片，所述H.265处理芯片具有更强大的处理能力和更小的存储空间消耗。
[0023]本实用新型具有如下有益效果:
[0024]在提高主显的分辨率外，增设另外的副显模块;扩展出若干个SATA接口，极大地增加了硬盘接入数量。
【附图说明】
[0025]图1为本实用新型的。
[0026]图中，10、主显模块；20、网络模块；30、副显模块;40、存储接口模块；50、USB模块； 60、信号转换模块。
【具体实施方式】
[0027]下面，结合附图以及【具体实施方式】，对本实用新型做进一步描述:
[0028]如图1所示，网络硬盘录像机，包括CPU、主显模块10、网络模块20、副显模块30、存储接口模块40、电源、信号转换模块60、告警电路、USB模块50、接口保护电路和复位检测电路;所述主显模块1、网络模块20、副显模块30、存储接口模块40、电源、信号转换模块60、告警电路、USB模块50和复位检测电路均与CPU连接；电源为CPU、主显模块1、网络模块20、副显模块30、存储接口模块40、信号转换模块60、接口保护电路、告警电路、USB模块50和复位检测电路供电。
[0029]所述主显模块?ο包括主显HDMI接口和主显VGA接口，所述主显HDMI接口和主显VGA接口均与CPU连接，所述主显HDMI接口和主显VGA接口均与外界显示器连接;所述HDMI接口和主显VGA接口均与接口保护电路连接。所述主显HDMI接口的视频输出最大支持3840 X2160@60fps，主显VGA接口的视频输出最大支持2560 X 1600@60fps。
[0030]所述副显模块30包括视频处理芯片、副显HDMI接口、副显VAG接口、声音处理芯片和声音输出接口 ；所述副显HDMI接口和副显VAG接口均与视频处理芯片连接，所述声音输出接口与声音处理芯片连接，所述视频处理芯片和声音处理芯片均与CPU连接;所述副显HDMI接口、副显VAG接口和声音输出接口均与外部显示器连接;所述声音输出接口、副显HDMI接口和副显VAG接口均与接口保护电路连接。
[0031]所述CPU发送并行视频信号和并行音频信号至视频处理芯片，并将并行音频信号发送至声音处理芯片;视频处理芯片将并行视频信号和并行音频数据处理输出TMSD信号至副显HDMI接口，同时输出RGB信号至副显VGA接口，以使外部显示器进行显示该TMSD信号和RGB信号;所述声音处理芯片将并行音频信号处理成音频信号发送至声音输出接口，以使与声音输出接口连接的扬声器播放该音频信号，对应副显VGA接口输出的视频；
[0032]所述视频处理芯片为所述副显HDMI接口视频输出最大支持1920X1080@30fps，所述副显VGA接口视频输出最大支持1920X1080@30fps。副显模块30可以满足客户在使用主显进行操作的同时，通过副显模块来显示预览画面或者其他客户想要的画面。
[0033]所述网络模块20包括网络PHY电路、网络变压器和网络接口，网络接口、网络变压器和网络PHY电路依次连接，网络PHY电路与CPU连接，网络接口与外部网络连接;CPU输出并行数字网络信号通过网络PHY电路发送至网络变压器，网络变压器将该并行数字网络信号处理输出物理层模拟信号至网络接口，并通过网络接口将该物理层模拟信号发送至外部网络，以实现与外部网络或外部客户网络对接;优选地，网络模块20还包括第二网络PHY电路、第二网络变压器和第二网络接口，所述第二网络接口、第二网络变压器和第二网络PHY电路依次连接，第二网络PHY电路与CPU连接;所述第二网络接口与外部网络连接;CPU输出第二并行数字网络信号通过第二网络PHY电路发送至第二网络变压器，网络变压器将该第二并行数字网络信号处理输出第二物理层模拟信号至网络接口，并通过网络接口将该第二物理层模拟信号发送至外部网络，以实现与外部网络或外部客户网络对接;所述网络接口和第二网络接口均为RJ45接口 ；所述第二网络PHY电路、第二网络变压器和第二网络接口，可以增加本实用的信号吞吐量。所述网络接口和第二网络接口均与接口保护电路连接。
[0034]所述存储接口模块40包括端口扩展芯片和若干个SATA接口，若干个SATA接口均与端口扩展芯片连接，端口扩展芯片与CHJ连接，所述SATA接口为串行ATA接口，SATA接口用于与外部硬盘连接;所述CPU发送串行高速信号至端口扩展芯片，端口扩展芯片将该串行高速信号发送至SATA接口，以通过SATA接口将该串行高速信号发送至外部硬盘;所述SATA接口的数量为二十四个，所述SATA接口均集成在一个硬盘扩展背板上，降低了本实用的成本，并减小了本实用的体积;通过硬盘扩展背板的设计不仅增加了硬盘的数量，而且方便硬盘散热;优选地，所述存储接口模块40还包括eSATA接口，所述eSATA接口为外部串行ATA接口，是面向外接驱动器的接口 ；所述eSATA接口作为一个备用接口，可以支持多路扩展，在有外部其他设备需要连接或扩展接口时所用。所述SATA接口和eSATA接口均与接口保护电路连接。
[0035]本发明中采用最新一代的端口扩展芯片，其扩展能力非常强大，最多可以将一个eSATA端口扩展出15个SATA接口，可同时接入15块硬盘且扩展出来的SATA接口性能完全可以满足市面上现有硬盘对速率和性能的需求，这就意味着本实用是过去产品15倍的存储能力的提升;但限于机箱结构尺寸，本实用只设计支持的硬盘数量为24个，通过三个端口扩展芯片扩展24个SATA接口，若干个SATA接口与端口扩展芯片连接，以组成端口扩展电路;第一端口扩展电路扩展出9个SATA接口，第二个端口扩展电路扩展出9个SATA接口，第三个端口扩展电路扩展出6个SATA接口。
[0036]所述信号转换模块60包括信号转换单元和通信接口，所述通信接口通过信号转换单元与CPU连接，通信接口连接外部PTZ设备，PTZ设备包括一些安防检测设备;所述CPU发送TTL电平UART信号至信号转换单元，信号转换单元将TTL电平UART信号进行处理输出RS422电平信号至通信接口；通信接口将RS422电平信号发送至外部PTZ设备以控制外部PTZ设备。所述通信接口与接口保护电路连接。
[0037]所述USB模块50包括USB检测芯片和USB接口，USB接口通过USB检测芯片与CPU连接，所述USB检测芯片用于检测USB接口是否连接外部USB设备，同时通过USB接口对插入的USB设备进行供电，且限制对此设备的最大供电电流。所述USB接口与接口保护电路连接。
[0038]市面上现有技术在接口隔离保护上做的比较少，如:HDMI接口、VGA接口、网口、USB接口、RS485接口、报警接口、音频接口等，容易被其他干扰信号影响到设备的正常运行，更严重外部强击会造成设备损坏;所述接口保护电路与各个对外接口连接，同时佐以隔离电路，以令设备的对外接口能够完全与外界隔离开来，从而提高设备的抗干扰能力和降低干扰其他设备的能力;所述接口保护电路通过ESD器件和隔离元器件搭建保护隔离电路，避免外部的破坏因素进入设备内，同时避免板内信号对外辐射等，保护每一个对外接口和CPU的安全;此外，采用高转化效率的电源解决方案，其自身具有较强的短路保护、过流保护、人体接触ESD等。
[0039]所述复位检测电路用于接受CPU的检测信号，以及发送复位信号至CPU;本实用上电开启后，复位检测电路发送复位信号至CPU，以使CPU复位初始化;CPU会在规定的时间内发送检测信号至复位检测电路，如果复位检测电路在规定时间内未收到CPU发送的检测信号，复位检测电路便发送复位信号至CPU。
[0040]所述告警电路包括告警输入电路和告警输出电路，所述告警输入电路和告警输出电路均与CPU连接；
[0041]当出现意外状况时，CPU检测到意外状况并发送告警输出控制信号至告警输出电路，所述告警输出电路根据告警输出电路并发送相应的告警输出信号至外部警报器，以使外部报警器进行报警措施;所述意外状况包括PTZ设备所检测到的出现有警戒非法行为者，报警措施包括发出声音、闪光、电或动作中的一种或多种，以提醒管理员和警戒非法行为者；
[0042]所述告警输入电路与外部监测设备连接，当外部监测设备检测到意外时，告警输入电路发送相应的告警输入信号至CPU，以使CPU发送相应的告警输入控制信号至主显模块
10、副显模块或其他相应的模块，以告知工作人员获知外部的检测意外状况;告警输入电路是16通道告警输入，通过两级NPN三极管电路搭建而成，告警输入电路为低有效电路，当有告警输入信号进来时，通过第一级NPN管实现一次反向，由低变高，再通过第二级NPN管实现二次反向，由高变低，在通过一个8-3处理IC实现8bit转3bit的功能，此时主控CPU只需要6个GP10，通过两套上面的电路，便可以实现16个告警输入低有效的监测功能；告警输出电路是8通道告警输出电路，主控CPU通过3个GP1连接器3-8译码IC实现3bit转8bit的功能，在3-8译码器之后再对接一个反向继电器驱动芯片来低有效驱动继电器的电路，从而达成告警输出的功能，告警输出电路需要在对接一个告警输出小板，小板上有四个继电器驱动电路，从而让整个设备达成8通道告警输出的功能。
[0043]所述电源采用TI的高效开关电源转换1C，同时选用了高过流、低直流阻抗材质的电感，再通过合理的PCB的布局布线，从而令本次发明中的电源转换效率比以往同类产品都高，比之前同类别产品的能耗更低，而且还减少了同等性能下设备的局部发热;通过电源转换IC的输入电容来进行电源的滤波，通过电源转换IC外部的分压电阻来达到需要的电源电压值，通过外部搭成的RC电路来完成各个电源的上电和下电时间，通过电源转换IC输出管脚外挂的电感和输出电容组成输出震荡和滤波回路完成电压电源的输出，通过合理的PCBLAY0UT和对电源转换IC的选型来达成低能耗、高效率电源转换功能。
[0044]所述CPU为一款高级的视屏处理芯片，具体地为H.265处理芯片;H.265为新的处理协议，相比H.264协议，新的处理协议在码率减少51?74%的情况下，能令视频质量比前者接近甚至更好;而在相同图像质量下，H.265处理的视频大小将减小大约39?44% ;并且，同样的内容，H.265可以减少70?80%的带宽消耗。这就意味着更强大的处理能力和更小的存储空间消耗。
[0045]本实用有如下技术效果:
[0046]第一，利用H.265处理方式，提高了数字视频内容的处理能力、效率，并保证了在同等视频质量前提下，更小的码率和更少的带宽占用；
[0047]第二，除了装备主显模块的超高清HDMI显示和高清VGA显示外，还扩充了副显模块的尚清HDMI和VGA显不，方便客户扩展视频显不能力；
[0048]第三，极大的扩充了硬盘接入能力，最高可达以往方案的15倍;在硬盘扩展电路部分，其性能较之前的更加稳定、速率更快；
[0049]第四，告警输入和输出电路所使用的3-8处理IC和8-3处理1C、继电器驱动IC都提高了系统的集成度，降低了主控CPU的开销；
[0050]第五，提高了电源的转换效率，更具节能环保；
[0051]第六，接口保护电路提升了系统工作的稳定性，让系统可以在复杂的环境下稳定工作。
[0052]对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。
【主权项】
1.网络硬盘录像机，其特征在于，包括CPU、主显模块、副显模块、网络模块、存储接口模块、信号转换模块和接口保护电路； 所述主显模块包括主显HDMI接口和主显VGA接口，主显HDMI接口和主显VGA接口均与CHJ连接； 所述副显模块包括视频处理芯片、副显HDMI接口和副显VGA接口，副显HDMI接口和副显VGA接口均通过视频处理芯片与CPU连接;所述视频处理芯片用于接收CPU发送的并行视频信号和并行音频信号，并输出TMSD信号至副显HDMI接口，以及输出RGB信号至副显VGA接口 ； 网络模块包括网络PHY电路、网络变压器和网络接口，网络接口、网络变压器和网络PHY电路依次连接，网络PHY电路与CPU连接； 所述存储接口模块包括端口扩展芯片和若干个SATA接口，SATA接口均通过端口扩展芯片与CPU连接，所述SATA接口与外部硬盘连接； 信号转换模块包括信号转换单元和通信接口，所述通信接口通过信号转换单元与CPU连接，通信接口与外部PTZ设备连接;所述信号转换单元用于将CPU发送的TTL电平UART信号处理输出RS422电平信号至通信接口 ； 所述主显HDMI接口、主显VGA接口、副显HDMI接口、副显VGA接口网络接口、SATA接口和通信接口均与接口保护电路连接。2.如权利要求1所述的网络硬盘录像机，其特征在于，还包括告警输入电路和告警输出电路，告警输入电路和告警输出电路均与CHJ连接;告警输入电路与外部检测设备连接，告警输出电路与外部报警器连接； 所述告警输入电路，用于接收外部检测设备发送的意外信号并发送相应的告警输入信号至CPU; 所述告警输出电路，用于接收CHJ发送的告警输出控制信号，并根据该告警输出控制信号发送相应的告警输出信号至外部警报器。3.如权利要求1所述的网络硬盘录像机，其特征在于，还包括USB模块;所述USB模块包括USB检测芯片和USB接口 ；所述USB接口通过USB检测芯片与CPU连接，所述USB接口与外部USB设备连接;所述USB接口与接口保护电路连接； 所述USB检测芯片用于检测USB接口是否连接外部USB设备，还用于通过USB接口对外部USB设备进行供电。4.如权利要求1所述的网络硬盘录像机，其特征在于，还包括与CPU连接的复位检测电路； 所述复位检测电路，用于接收CPU的检测信号，以及用于在上电时和在预设时间内未接收到所述检测信号时发送复位信号至CPU，使CPU复位初始化。5.如权利要求1所述的网络硬盘录像机，其特征在于，所述副显模块还包括声音处理芯片和声音输出接口，所述声音输出接口通过声音处理芯片与CHJ连接，所述声音输出接口与接口保护电路连接;所述声音处理芯片接收CPU发送的并行音频信号并发送相应的音频信号至声音输出接口。6.如权利要求1所述的网络硬盘录像机，其特征在于，网络模块还包括第二网络PHY电路、第二网络变压器和第二网络接口，第二网络接口、第二网络变压器和第二网络PHY电路依次连接，第二网络PHY电路与CPU连接，所述第二网络接口与接口保护电路连接。7.如权利要求1所述的网络硬盘录像机，其特征在于，所述存储接口模块还包括eSATA接口，eSATA接口与CPU连接，所述eSATA接口与接口保护电路连接。8.如权利要求1所述的网络硬盘录像机，其特征在于，SATA接口的数量为二十四个。9.如权利要求1所述的网络硬盘录像机，其特征在于，所述CRJ为H.265处理芯片。
【文档编号】H04N5/781GK205545652SQ201620312729
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月12日
【发明人】程平都
【申请人】广州美电恩智电子科技有限公司