嵌入式实验设备与系统的制作方法

专利名称：嵌入式实验设备与系统的制作方法
技术领域：
嵌入式实验设备与系统
技术领域：
本实用新型涉及实验设备，尤其涉及嵌入式实验设备与系统。背景技术：
嵌入式设备在日常生活中得到了广泛的应用。小到普通的MP3\MP4播放器、手机 和PDA等，大到各种通信网络设备如程控交换机和路由器等等。这些设备实际上都是由一 个或多个嵌入式系统来实现的。嵌入式系统设计技术主要包括软件和硬件设计两部分。软 件部分主要是实时操作系统的应用和实现(如Linux和vxWorks等)。硬件部分主要包括 高速电路板设计技术和SOC芯片应用技术等等。SOC芯片也可以称为嵌入式处理器。嵌入 式处理器内部除了处理器内核外还集成了很多功能模块，如D/A、A/D模块以及各种通信接 口模块(I2C、SPI、UART、以太网)等。而通用处理器由于更关注处理器内核的性能因此其 内部一般很少集成多种功能模块而只提供对外访问的总线接口(如PCI或PCI-E等)。正 是基于此，嵌入式系统设计的难度都比较大。因此，对嵌入式不熟悉的使用者难以掌握与提 高嵌入式系统设计技术。目前国内从事嵌入式教学的机构，都必须提供必要的嵌入式实验 设备，如仿真器、开发板、实验箱等。现有的嵌入式实验设备的人机接口模块中，实现输出功能的一般包括以下几种方 式普通LED灯、8段数码管、液晶模块和液晶显示屏等。LED灯可以简单指示程序运行的情 况或者系统中普通功能模块的运行状态。8段数码管可以用于显示一些具有简单数据内容 的模块，比如温湿度传感器模块和实时时钟等。液晶模块可以用于显示具有较多数据内容 和简单图形的一些模块，比如中文显示，产品LOGO显示等。液晶显示屏则可以显示一些复 杂的图形、图片和视频内容等。对于具有多媒体产品应用或者数码产品应用的嵌入式实验 系统来说，由于这些产品的主要业务都包括图片或视频信号的显示，因此，在具有这些应用 的嵌入式实验设备中，液晶显示屏属于必需的功能外设之一。但由于受成本和开发箱尺寸 的限制，液晶显示屏的尺寸一般比较小，比如7时液晶屏。由于现有的嵌入式实验设备的液 晶显示屏的尺寸一般比较小，因此观看图片和视频方面的应用和实验效果就不是很好。另 外，由于需要额外配置这块液晶屏，因此这也增加了实验设备的成本。因此，现有技术需要改进和提高。
实用新型内容本实用新型解决的技术问题是提供一种嵌入式实验设备与系统，采用电脑显示器 作为图像视频输出设备的嵌入式实验设备，方便地进行图形、图片和视频图像信号的处理， 并节省了成本。本实用新型提供一种嵌入式实验设备，包括动态存储RAM、静态存储FLASH与以太 网接口，还包括电源时钟模块、SD总线处理模块与人机接口模块，多媒体处理器，连接至所 述电源模块与所述SD总线处理模块，将压缩与解压缩的音视频数据进行输入和输出；编解 码处理模块，通过数字音频接口连接至所述多媒体处理器，从所述多媒体处理器输入或者 输出音视频数据；视频传输转换模块，通过视频接口连接至所述编解码处理模块，从所述编
3解码处理模块输入数字视频数据，转换为模拟视频信号后从模拟接口输出所述模拟视频信 号至电脑显示器。作为本实用新型的进一步改进，所述SD总线处理模块实现SD卡高速总线的处理， 包括SD卡接口，通过所述SD卡接口读写SD卡中的内容。作为本实用新型的进一步改进，所述人机接口模块包括键盘输入模块、数码管显 示模块和普通液晶显示模块。作为本实用新型的进一步改进，所述键盘输入模块包括多位普通按键，所述数码 管显示模块包括多个共阳8段数码管与外围驱动电路，所述液晶显示模块为中文图形液晶 模块。作为本实用新型的进一步改进，所述电源模块包括DC/DC转换模块，输出5V、 3. 3V、1. 8VU. 2V 和 2. 5V 电源信号。本实用新型还提供了一种嵌入式实验系统，包括嵌入式实验设备，包括动态存储 RAM、静态存储FLASH与以太网接口 ；电源时钟模块；SD总线处理模块；人机接口模块，连接 至所述电源模块；多媒体处理器，连接至所述动态存储RAM、静态存储FLASH与所述SD总线 处理模块，将压缩与解压缩的音视频数据进行输入和输出；编解码处理模块，通过数字音视 频接口连接至所述多媒体处理器，从所述多媒体处理器输入或者输出音视频数据；视频传 输转换模块，通过数字视频接口连接至所述编解码处理模块，从所述编解码处理模块输入 数字视频数据，转换为模拟视频信号后从模拟接口输出所述模拟视频信号至电脑显示器； 以及调试电脑主机、电脑显示器与VGA视频分配器，所述调试电脑主机和嵌入式实验设备 通过所述VGA视频分配器共用所述电脑显示器。本发明与现有技术相比较的有益效果是(1)通过普通电脑显示器来观看嵌入式实验设备的视频和图像输出效果，既降低 系统的成本，又可以提高视频和图像的观看效果；(2) 一台电脑显示器既可以连接嵌入式实验设备观看软件调试，又可以连接电脑 主机观看实验视频或图像信号输出。

图1是本实用新型嵌入式实验设备的模块图；图2是本实用新型嵌入式实验系统的模块图。
具体实施方式
以下结合附图和本实用新型的实施方式作进一步详细说明。如图1所示是本实用新型嵌入式实验设备的模块图。在本实施方式中，嵌入式实 验设备1包括动态存储RAM、静态存储FLASH、以太网接口、电源时钟模块，还包括SD总线处 理模块，人机接口模块连接至电源模块。多媒体处理器10连接至动态存储RAM、静态存储 FLASH与SD总线处理模块，将压缩与解压缩的音视频数据进行输入和输出。编解码处理模 块20通过数字音视频接口连接至多媒体处理器10，从多媒体处理器10输入或者输出音视 频数据。视频传输转换模块30通过数字视频接口连接至编解码处理模块20，从编解码处理 模块20输入数字视频数据，转换为模拟视频信号后从模拟接口输出模拟视频信号至电脑显不器5。 在本实施方式中，多媒体处理器10内部采用中央处理器+数字信号处理 (CPU+DSP)的方式来实现。CPU核是ARM920T。DSP部分可以实现视频信号的H. 264和MPEG4 的压缩和解压缩算法。在H. 264算法下，可以同时支持3路Dl信号的编码和2路Dl信号 的解码。在MPEG4算法下，可以同时支持2路Dl信号的编码和2路Dl信号的解码。 动态存储RAM(DDRRAM)提供CPU工作时所需的动态存储RAM，用来放置程序运行过 程中的动态变量或者作为程序的缓存空间，同时也保存从静态存储FLASH中搬移过来的主 机程序。具体实现上采用两片HY5DU121622来实现。总容量达到128M字节。静态存储FLASH主要是提供CPU工作时所需的静态程序存储器，用来保存系统 运行时的主机程序或者一些系统掉电后还需继续使用的参数信息。具体实现上采用一片 SG29GL064来实现。总容量达到8M字节。串口转换模块实现UART协议和232协议之间的转换。采用MAX3232实现，完成 UART串口协议的TTL电平和RS232电平的转换。嵌入式实验设备1对外提供的是标准的 DB9 接口。以太网PHY模块采用DM9161来实现，完成以太网RMII接口和以太网模拟PHY接 口的转换，GM8180内部只进行了 MAC层数据的处理，因此还需通过此模块完成MAC数据和 物理层数据的转换。嵌入式实验设备1对外提供的是标准的RJ45以太网接口。USB总线处理，完成USB2. 0差分总线信号的处理以及USB接口的电源控制功能。 单板对外提供的USB接口是标准的USB2. 0接口。编解码处理模块，实现音视频业务编解码，主要完成模拟音频信号的A/D和D/A转 换。嵌入式实验设备1中采用TECHWELL公司的集成度比较高的TW2835来实现。一片TW2835 可以分别实现4路音频和视频输入信号的A/D转换功能和1路音频和视频输出信号的D/A 转换功能。TW2835还需外挂一个SDRAM芯片，以实现转换后的数据的缓存的功能。TW2835 可外接四路模拟音频输入信号和四路模拟的复合视频输入信号。可用于外接摄像头和麦克 风信号。一路模拟音频输出信号，可用于外接音箱。一路模拟视频输出信号，可用于外接普 通液晶屏。TW2835与GM8180之间通过I2C接口来进行内部寄存器的读写操作。TW2835与 GM8180上的数字视频接口为两路BT656信号，一路输入一路输出。TW2835与GM8180之间 的数字音频接口为一路I2S信号。视频传输(VGA)转换模块30，由TV5725来实现，TV5725实现将BT. 656的数字视 频接口信号转换成VGA模拟接口信号输出。这样嵌入式实验设备1可以外接标准的电脑显 示器来实现视频内容的输出。SD总线处理模块，实现SD卡高速总线的处理，同时对外提供标准的SD卡接口，通 过SD卡接口可以读写SD卡中的内容。人机接口模块主要包括键盘输入模块、数码管显示模块和普通液晶显示模块。键 盘输入模块由多位普通按键组成。数码管显示模块主要由多个共阳8段数码管和外围驱动 电路组成。液晶显示模块则围绕12864中文图形液晶模块实现。电源模块，实现系统的DC/DC转换功能。DC/DC转换模块提供本板所需的5V、3. 3V、 1. 8V、1. 2V和2. 5V电源信号。时钟处理模块提供本板所需的时钟信号，包括27M和25M时钟等。[0032]如图2所示是本实用新型嵌入式实验系统的模块图。在本实施方式中，嵌入式实 验系统包括嵌入式实验设备1，调试电脑主机7，电脑显示器5与VGA视频分配器3，调试电 脑主机7和嵌入式实验设备1通过VGA视频分配器3共用电脑显示器5。在本实施方式中，调试电脑主机7通过232串口和以太网口调试嵌入式实验设备 1。当VGA视频分配器3的输出源设置为调试电脑主机7时，电脑显示器5显示调试 电脑主机7的画面。当VGA视频分配器3的输出源设置为嵌入式实验设备1时，电脑显示器5显示嵌 入式实验设备1上的视频或图片本实用新型所提供的嵌入式实验设备与系统，通过普通电脑显示器来观看嵌入式 实验设备的视频和图像输出效果，既降低系统的成本，又可以提高视频和图像的观看效果； 一台电脑显示器既可以连接嵌入式实验设备观看软件调试，又可以连接电脑主机观看实验 视频或图像信号输出。以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能 认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术 人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视 为属于本实用新型的保护范围。
权利要求一种嵌入式实验设备，包括动态存储RAM、静态存储FLASH与以太网接口，其特征在于还包括电源时钟模块；SD总线处理模块；人机接口模块；多媒体处理器，连接至所述SD总线处理模块、所述动态存储RAM与所述静态存储FLASH，将压缩与解压缩的音视频数据进行输入和输出；编解码处理模块，通过数字音视频接口连接至所述多媒体处理器，从所述多媒体处理器输入或者输出音视频数据；视频传输转换模块，通过数字视频接口连接至所述编解码处理模块，从所述编解码处理模块输入数字视频数据，转换为模拟视频信号后从模拟接口输出所述模拟视频信号至电脑显示器。
2.根据权利要求1所述的嵌入式实验设备，其特征在于所述SD总线处理模块实现SD 卡高速总线的处理，包括SD卡接口，通过所述SD卡接口读写SD卡中的内容。
3.根据权利要求1所述的嵌入式实验设备，其特征在于所述人机接口模块包括键盘 输入模块、数码管显示模块和普通液晶显示模块。
4.根据权利要求3所述的嵌入式实验设备，其特征在于所述键盘输入模块包括多位 普通按键，所述数码管显示模块包括多个共阳8段数码管与外围驱动电路，所述液晶显示 模块为中文图形液晶模块。
5.根据权利要求1所述的嵌入式实验设备，其特征在于所述电源模块包括DC/DC转 换模块，输出5V、3. 3V、1. 8V、1. 2V和2. 5V电源信号。
6.一种嵌入式实验系统，其特征在于包括 嵌入式实验设备，包括动态存储RAM、静态存储FLASH、以太网接口、电源时钟模块； SD总线处理模块； 人机接口模块；多媒体处理器，连接至所述SD总线处理模块、所述动态存储RAM与所述静态存储 FLASH，将压缩与解压缩的音视频数据进行输入和输出；编解码处理模块，通过数字音视频 接口连接至所述多媒体处理器，从所述多媒体处理器输入或者输出音视频数据；视频传输转换模块，通过数字视频接口连接至所述编解码处理模块，从所述编解码处 理模块输入数字视频数据，转换为模拟视频信号后从模拟接口输出所述模拟视频信号至电 脑显示器；以及调试电脑主机、电脑显示器与VGA视频分配器，所述调试电脑主机和嵌入式实验设备 通过所述VGA视频分配器共用所述电脑显示器。
7.根据权利要求6所述的嵌入式实验系统，其特征在于所述调试电脑主机通过232 串口和以太网口调试所述嵌入式实验设备。
8.根据权利要求7所述的嵌入式实验系统，其特征在于所述VGA视频分配器的输出 源设置为所述调试电脑主机，所述电脑显示器显示所述调试电脑主机的画面。
9.根据权利要求7所述的嵌入式实验系统，其特征在于所述VGA视频分配器的输出源 设置为所述嵌入式实验设备，所述电脑显示器显示所述嵌入式实验设备上的视频或图片。
专利摘要本实用新型公开了一种嵌入式实验设备，包括动态存储RAM、静态存储FLASH、以太网接口，还包括电源时钟模块；SD总线处理模块；人机接口模块；多媒体处理器连接至所述SD总线处理模块、所述动态存储RAM与所述静态存储FLASH；编解码处理模块通过数字音视频接口连接至多媒体处理器；视频传输转换模块通过数字视频接口连接至编解码处理模块。本实用新型还公开了一种嵌入式实验系统。本实用新型所公开的嵌入式实验设备与系统，通过普通电脑显示器来观看嵌入式实验设备的视频和图像输出效果，既降低系统的成本，又可以提高视频和图像的观看效果。
文档编号G09B19/00GK201741303SQ20102018448
公开日2011年2月9日 申请日期2010年4月30日 优先权日2010年4月30日
发明者盛春明, 赵玉林 申请人:赵玉林