专利名称：一种具有音视频功能的嵌入式测控设备通用开发平台的制作方法
技术领域：
本发明涉及嵌入式测控设备开发平台，具体的涉及一种具有音视频功能的嵌入式测控设备通用开发平台。
背景技术：
在当前的监测系统中，除了对传统模拟量、数字量采集的需求，更增加了声音、视频图像采集、记录、远传的需求，而传统的设备模拟量数字量监控设备、视频监控、远程通讯设备是分离的，这就增加了多种设备集成的成本、难度，也降低了设备运行的可靠性、可维护护性。现有的嵌入式测控设备平台的主控单元运算处理功能不够强大，所提供的外围接口不够丰富，扩展功能模块单一，这使得使用这种平台的开发人员，不得不对一些标准的通用化的功能重新开发、调试，降低了开发效率，增加了开发风险与研发时间，这必然增加了研发成本，然而最大的缺陷是现有测控平台的处理器并不具有音视频处理功能，因为音视频处理消耗CPU资源巨大，普通的ARM处理器根本无法胜任，音视频很难扩展。
发明内容
本发明所要 解决的技术问题是提供一套完整的具有音视频功能的嵌入式测控设备通用开发平台，为相关嵌入式设备开发者提供一套功能强大，可扩展性、安装方便、维护方便、工业级标准的具有音视频功能的嵌入式测控设备通用开发平台。本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种具有音视频功能的嵌入式测控设备通用开发平台，包括底板、核心单元，所述底板为两层PCB板结构，所述核心单元为八层PCB板结构；所述核心单元包括微处理器、存储器，所述微处理器为主频是1GHZ，一级缓存为32/32KB的数据/指令，二级缓存为512KB，运算速率为每秒运算2亿条指令集的微处理器，所述微处理器内嵌有多种功能模块，并且具有较强的扩展能力，微处理器的功能模块之间具有相互独立的接口电路，在视频处理上，微处理器内包含很多强大的硬件编解码功能，内建 MFC (Multi Format Codec)，支持 MPEG-1/2/4，H.263，H.264 等格式视频的编解码，支持模拟/数字TV输出。JPEG硬件编解码，最大支持8000x8000分辨率，内建高性能PowerVRSGX5403D图形引擎和2D图形引擎，支持2D/3D图形加速，是第五代PowerVR产品，其多边形生成率为2800万多边形/秒，像素填充率可达2.5亿/秒，在3D和多媒体方面比以往大幅提升，能够支持DX9，SM3.0, 0penGL2.0等PC级别显示技术。具备IVA3硬件加速器，具备出色的图形解码性能，可以支持全高清、多标准的视频编码，流畅播放和录制30帧/秒的1920X1080像素(1080p)的视频文件，可以更快解码更高质量的图像和视频，同时，内建的HDMIvl.3，可以将高清视频输出到外部显示器上。所述功能模块包括音视频处理模块，外围接口模块、视频显示模块、网络功能模块，所述外围接口模块通过四排共200PIN的插针与外围接口相连。所述外围接口包括如下接口:
4个UART，其中两个，通过电平转换器，引出标准9针RS232串口 ；一路经芯片MAX483，引出一路 RS485 接口 ；另一路由芯片 GP3SF1513F1 转换成 GPS 信号，(GP3SF1513F1是采用SiRF III单芯片开发的GPS接收模块)；RJ45接口，是通过网络芯片DM9000AEP转换，实现10/100M自适应；USB HostUSB 接口通过 USB Hub 芯片扩展出 4 个 USB2.0Host 口 ；音频输入输出接口，是通过芯片WM8960进行转换引出，WM8960专业音频芯片，在板麦克风，内含ClassD功放，并支持HDMI音频和视频同步输出；AV输入接口，是由芯片TVP5150进行转换，2路AV输入端口(RCA座)，可直接连接使用CCD监控摄像头；CAN接口是由MCP2515转换输出，MCP2515是一款独立控制器局域网络协议控制器，完全支持CAN V2.0B技术规范；SATA接口，是经芯片GL830转换，可接大容量SATA接口的硬盘；多路电源模块:采用的是多路隔离的开关电源模块，提供的电压为5V、3.3V、1.8ν、1.2ν、1.1V，对于不同的 电路部分提供不同的电压方式。LCD接口，支持3.5〃-19〃全彩TFT显示屏，显示最大支持2048*2048 ；触摸屏接口，经CPU内部12位A/D转换，可接四线电阻式触摸屏；SPI接口，可自己扩展SPI设备；12C接口，可自己扩展I2C设备，如E2R0M、I2C接口的电容触摸屏；SD/MMC卡接口，最大可接32G ;HDMI接口，HDMIvl.3，可以将高清视频输出到外部显示器上； CMOS摄像头接口，可用于连接CMOS摄像头；PWM接口，可用于控制液晶背光亮度、蜂鸣器控制等；AV输出接口，可直接接显不器；I/O接口，预留32路输入输出接口，负责外接常规开关、继电器信号的采集与控制；用户中断式按键接口:8个，方便用户扩展使用；ADC接口，预留6路12位的A/D信号采集；SD WiFi接口，用于连接SD WiFi模块，实现本地的无线网络连接。本发明具有音视频功能的嵌入式测控设备通用开发平台，本身的运算处理能力、丰富的接口模块，比以往的嵌入式设备的性能都有了很大的提高，可以很好的完成传统的监测设备的功能，由于CPU内嵌了强大的视频处理模块，可以对视频信号进行处理，可以通过本地液晶模块进行显示，由于具有SATA接口，可以接海量存储硬盘，进行本地存储视频文件成为可能，也可通过网络功能模块实时将视频文件或有选择将部分视频传到上一层的监控设备，使监测设备更加智能化，很好的解决了当前多设备集成带来弊端。本发明外围接口模块包括目前应用较为广泛的多种硬件接口电路，可以方便的根据开发者的需求进行选择使用，并降低开发的难度、成本。本发明器件的选择，以及整体的设计思路，都是以工业标准设计的，使设备的开发者真正抛开设备底层部分的开发设计，把精力投入到不同设备具体功能的开发设计上，大大节省了人力物力上的重复、浪费，也使新产品研发周期大大缩短。
本发明的有益效果是:在嵌入式测控设备通用开发平台中增加音视频功能模块和多种外围接口，使得嵌入式测控设备通用开发平台功能模块多，接口丰富，提高开发效率，降低了开发风险、研发时间和研发成本。
图1为本发明一种具有音视频功能的嵌入式测控设备通用开发平台的核心单元框图；图2为本发明一种具有音视频功能的嵌入式测控设备通用开发平台扩展板单元框图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。如图1所示，一种具有音视频功能的嵌入式测控设备通用开发平台，核心单元由一片主频 IGHZ ARM CortexTM-A8 内核 S5PV210 微处理器，4 片 DDR2RAM 共 512MB，I 片 IGBNAND FLASH，8层PCB板组成。DDR2RAM为操作系统、应用程序提供动态存储空间，FLASH主要完成启动代码、操作系统、应用程序、数据记录的存储。看门狗电路、实时时钟是CPU自带模块，防止程序跑飞及完成系统时钟计时功能。图2为一种具有音视频功能的嵌入式测控设备通用开发平台扩展板单元框图，一种具有音视频功能的嵌入式测控设备通用开发平台的外围接口通过四排共200PIN的插针与核心单元的微处理器相连，外围接口包括:4个UART，其中两个，通过电平转换器，引出标准9针RS232串口 ；一路经芯片MAX483，引出一路 RS485 接口 ；另一路由芯片 GP3SF1513F1 转换成 GPS 信号，(GP3SF1513F1是采用SiRF III单芯片开发的GPS接收模块)；RJ45接口，是通过网络芯片DM9000AEP转换，实现10/100M自适应；USB HostUSB 接口通过 USB Hub 芯片扩展出 4 个 USB2.0Host 口 ；音频输入输出接口，是通过芯片WM8960进行转换引出，WM8960专业音频芯片，在板麦克风，内含Class D功放，并支持HDMI音频和视频同步输出；AV输入接口，是由芯片TVP5150进行转换，2路AV输入端口(RCA座)，可直接连接使用CCD监控摄像头；CAN接口是由MCP2515转换输出，MCP2515是一款独立控制器局域网络协议控制器，完全支持CAN V2.0B技术规范；SATA接口，是经芯片GL830转换，可接大容量SATA接口的硬盘；多路电源模块:采用的是多路隔离的开关电源模块，提供的电压为5V、3.3V、
1.8ν、1.2ν、1.1V，对于不同的电路部分提供不同的电压方式。LCD接口，支持3.5" -19〃全彩TFT显示屏，显示最大支持2048*2048 ;触摸屏接口，经CPU内部12位A/D转换，可接四线电阻式触摸屏；SPI接口，可自己扩展SPI设备；
12C接口，可自己扩展I2C设备，如E2R0M、I2C接口的电容触摸屏；
SD/MMC卡接口，最大可接32G ；HDMI接口，HDMIvl.3，可以将高清视频输出到外部显示器上；CMOS摄像头接口，可用于连接CMOS摄像头；PWM接口，可用于控制液晶背光亮度、蜂鸣器控制等；AV输出接口，可直接接显不器；I/O接口，预留32路输入输出接口，负责外接常规开关、继电器信号的采集与控制；用户中断式按键接口:8个，方便用户扩展使用；ADC接口，预留6路12位的A/D信号采集；SD WiFi接口，用于连接SD WiFi模块，实现本地的无线网络连接；本发明采用核心板加底板的方式。核心单元采用8层PCB板，底板采用2层PCB板的结构，这样的好处是，对于不同功能的硬件需求，核心板保持不变，在设计之初，预留相应的接口，根据功能的不同，裁减底板器件，降低了风险，减小难度及成本。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、 等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种具有音视频功能的嵌入式测控设备通用开发平台，其特征在于:包括核心板、底板，所述核心板上设有微处理器、存储器，所述微处理器内嵌有音视频处理模块、外围接口模块、视频显示模块、网络功能模块，所述音视频处理模块、外围接口模块、视频显示模块、网络功能模块之间具有相互独立的接口电路，独立相互通信； 所述音视频处理模块处理后的音视频信息通过视屏显示模块进行显示，同时通过网络功能模块和外围接口模块实时将音视频信息向外部传输。
2.根据权利要求1所述的一种具有音视频功能的嵌入式测控设备通用开发平台，其特征在于:在所述的音视频处理模块内建有多格式编解码器、2D和3D图形引擎、HDMIvl.3发射器、IVA3硬件加速器。
3.根据权利要求1或2所述的一种具有音视频功能的嵌入式测控设备通用开发平台，其特征在于:所述外围接口模块通过针脚插针与外围接口相连。
4.根据权利要求1或2所述的一种具有音视频功能的嵌入式测控设备通用开发平台，其特征在于:所述外围接口包括UART接口、RJ45接口、USBHostUSB接口、音频输入输出接口、AV输入接口、CAN接口、SATA接口、多路电源模块接口、LCD接口、触摸屏接口、SPI接口、I2C接口、SD/MMC卡接口、HDMI接口、CMOS摄像头接口、PWM接口、AV输出接口、I/O接口、用户中断式按键接口、ADC接口、SD WiFi接口中的任意一种或几种。
5.根据权利要求4所述的一种具有音视频功能的嵌入式测控设备通用开发平台，其特征在于:所述UART接口设有四个，其中两个接口通过电平转换器引出标准9针RS232串口，一个接口通过芯片弓I出RS485接口，一个接口由GPS接收模块芯片转换成GPS信号。
6.根据权利要求4所述的一种具有音视频功能的嵌入式测控设备通用开发平台，其特征在于:所述多模电路模块接口提供的电压为5V、3.3V、1.8V、1.2V、1.1V。
全文摘要
本发明涉及一种具有音视频功能的嵌入式测控设备通用开发平台，包括底板、核心单元，所述核心单元包括微处理器、存储器，所述微处理器为主频是1GHZ，一级缓存为32/32KB的数据/指令，二级缓存为512KB，运算速率为每秒运算2亿条指令集的微处理器，所述微处理器内嵌有多种功能模块，所述功能模块包括音视频处理模块，外围接口模块、视频显示模块、网络功能模块，所述外围接口模块通过四排共200PIN的插针与外围接口相连；在嵌入式测控设备通用开发平台中增加音视频功能模块和多种外围接口，使得嵌入式测控设备通用开发平台功能模块多，接口丰富，提高开发效率，降低了开发风险、研发时间和研发成本。
文档编号G05B19/418GK103235561SQ20131005964
公开日2013年8月7日 申请日期2013年2月26日 优先权日2013年2月26日
发明者李铁, 刘军胜, 牟素文, 于连勇 申请人:烟台中正新技术有限公司