专利名称：一种USB/PCIe到VGA/DVI的转换方法和系统的制作方法
一种USB/PCIe到VGA/DVI的转换方法和系统技术领域本申请涉及个人计算机的接口转换，具体涉及一种从USB/PCIe 接口到VGA/DVI接口的转换方法和系统。
背景技术：
由于各种接口技术的发展，笔记本作为一种便携式计算机，其要 支持的外围接口越来越多，例如USB、串并口、网口、 VGA输出口 和DVI接口等。因此，要支持所有这些接口，笔记本将变得很笨重。 针对此问题，业界提出了基于USB的端口复制器(port replicator)或 USB停靠站(docking station)的概念。艮卩，设计一个附件，以USB 接口的形式外接在笔记本外面或扣在笔记本底座下面，而将各种接口 集成在该外设上，从而大大简化笔记本本身的接口设计，其只需支持 最常用的几个接口即可。USB停靠站正成为笔记本领域最为重要的附 件。图1是USB停靠站的一个示意图。如图1所示，USB停靠站一 侧通过USB总线与笔记本连接，另一侧连接到外部存储设备如SD卡 以及图像捕获设备如摄像头等等。USB停靠站将来自笔记本的数据信 号转换成与外部存储器适配的数据格式，存储在其中；并且从图像捕 获设备获得其釆集的图像信号，通过USB接口传送给主机。目前，USB停靠站中的其它接口，如USB接口到并口、 USB到 以太网接口等都有成熟的转换芯片，因此很容易实现。但是，对于USB 如何支持第二个显示设备，即USB到VGA/DVI则没有相应成熟的解 决方案。专利文献l (US2004117538)提出了一种方法，以去掉主机中的 显卡，而直接将OS产生的显示输出信号，输出到USB接口上，从 USB接口原封不动地传输到另外一个远端的模块上，该模块再将信号
重新生成VGA信号，从而直接输出到VGA显示设备上。专利文献2 (US2002135584)提出了一种使用USB接口驱动双模 式显示设备的子显示设备的视频图形适配器，其中，将USB输出的视 频信号直接存储到一个存储区区域，然后通过一个D/A将存储区域内 的视频信号转成模拟VGA信号输出。发明内容鉴于上述问题，完成了本发明。本发明的目的是一种从USB/PCIe 接口到VGA/DVI接口之间的转换方法和系统。在本发明的一个方面，提出了一种从USB/PCIe到VGA/DVI的转 换系统，包括数据发送装置和数据接收装置，其中所述数据发送装置 包括采集单元，用于采集视频信号中的屏幕数据和/或音频数据；以 及本地USB/PCIe控制单元，用于对所述屏幕数据和/或音频数据进行 编码，并通过USB/PCIe总线发送所述编码的屏幕数据和/或音频数据； 所述数据接收装置包括远端USB/PCIe控制单元，用于控制 USB/PCTe总线接收所述屏幕数据和/或音频数据，并进行解码；缓存 单元，用于控制将USB/PCIe控制单元解码得到的音视频数据放到存 储器中进行缓存；输出单元，用于将缓存中的所述屏幕数据和/或音频 数据转换成VGA/DVI显示设备支持的格式和/或音频格式。此外，根据本发明的一个实施方式，所述数据发送装置还包括 压縮装置，用于利用预定的压縮算法对所述屏幕数据和/或音频数据进 行压缩；所述数据接收装置还包括解压装置，用于利用预定的解压 算法对所述压縮的屏幕数据和/或音频数据进行解压。此外，根据本发明的一个实施方式，由嵌入式CPU、 FPGA或者 专用芯片来实现所述数据接收装置。此外，根据本发明的一个实施方式，所述数据发送装置还包括 输入/输出映射单元，用于将远端的输入/输出操作映射成本地的输入/ 输出操作；所述数据接收装置还包括输入/输出接口单元，用于连接 键盘/鼠标，以便于用户进行输入/输出操作。在本发明的另一方面，提出了一种USB/PCIe到VGA/DVI的转换
方法，包括步骤从信号源采集屏幕数据和/或音频数据；通过USB/PCIe总线发送所述屏幕数据和/或音频数据到远端显示设备和/或 音响设备；显示设备和/或音响设备将所述屏幕数据和/或音频数据转 换成其支持的VGA/DVI格式，并呈现出来。此外，根据本发明的一个实施方式，所述方法还包括在发送步 骤之前用预定的压縮算法对屏幕数据和/或音频数据进行压缩的步骤； 和在转换步骤之前，对压縮的屏幕数据和/或音频数据进行解压的步 骤。此外，根据本发明的一个实施方式，所述方法还包括通过 USB/PCIe总线发送控制命令的步骤；以及显示设备和/或音响设备接收所述控制命令，切换工作模式等。利用本发明的上述结构，由于仅仅将视频信号中的动态变化屏幕 数据或全屏数据经过压縮后通过USB接口发送给了显示设备端，因此 节省了带宽。此外，本发明可以由低成本的嵌入式CPU、 FPGA或者 专用芯片形成，降低了系统的复杂度。
从下面结合附图的详细描述中，本发明的上述特征和优点将更明显，其中图1示出了现有的USB停靠站的示意图；图2示出了根据本发明第一实施方式的USB/PCIe接口到 VGA/DVI接口的转换系统的框图；图3是用来说明在第一实施方式的数据打包过程中所形成的数据 分组的格式的示意图；图4示出了在第一实施方式的转换系统中的数据接收装置的一个 实例；以及图5示出了根据本发明第二实施方式的USB/PCIe接口到 VGA/DVI接口的转换系统的框图。
具体实施例方式
下面，参考附图详细说明本发明的优选实施方式。在附图中，虽 然示于不同的附图中，但相同的附图标记用于表示相同的或相似的组 件。为了清楚和简明，包含在这里的己知的功能和结构的详细描述将 被省略，否则它们将使本发明的主题不清楚。图2示出了根据本发明第一实施方式的USB/PCIe接口到 VGA/DVI接口转换系统的结构框图。如图2所示，第一实施方式的转换系统包括构造在诸如笔记本 之类的主机内部的数据发送装置100;位于远端的VGA/PCI显示设备 300和音响设备400;以及与显示设备300和音响设备400连接，用于 接收来自主机端的多媒体数据，并将其转换成VGA/PCI显示设备支持 的格式的数据接收装置200。数据发送装置100包括视频采集单元110，它从诸如笔记本之 类的主机采集当前的视频信号中的动态变化屏幕数据或全屏数据，而 不是所有的视频数据；音频采集单元120,它从主机采集与当前的视 频信号同步的音频信号，或者单独的音频信号，以得到音频数据；数 据压縮单元130，它用预定的压缩算法，例如MPEG或者JPEG压缩 算法，对视频采集单元110和音频采集单元120所采集的屏幕数据和 音频数据进行压縮，输出压縮数据；打包单元140，它基于预定的协 议将压縮数据形成相应格式的数据分组；USB/PCIe控制器，用于通过 USB/PCIe接口传输打包单元所形成的数据分组；以及发端控制器150， 它用于控制上述的各个单元，例如控制音视频数据的同步、特定数据 分组压縮与否以及信令交互(如模式切换等)。数据接收装置200包括USB/PCIe控制器260，它是与数据发送 装置100中的USB/PCIe控制器相同的控制器，用于控制从USB/PCIe 接口接收从数据发送装置IOO发送来的数据分组；解包单元240，它 按照与打包所采用的协议相同的协议对USB/PCIe控制器260所接收 的数据分组进行解包，得到压缩或者未压縮的屏幕数据/音频数据；收 端控制器250，它控制数据发送装置200的各个单元，例如控制音视频数据的同步，特定数据分组的压縮与否、以及信令交互等等操作； 数据解压缩单元230，在收端控制器250判断当前接收的数据分组是
已压缩的情况下，用预定的数据压缩算法对压縮数据进行解压缩操作，获得屏幕数据和音频数据，以及视频/音频输出单元210将屏幕数据转 换成VGA格式的视频信号，输出到VGA/DVI显示设备300，进行显 示，以及对音频数据进行D/A转换，输出到音响设备400。此外，数据接收装置200还包括缓存单元(未示出)，用于控制将 USB/PCIe控制单元解码出来的音视频数据放到存储器中进行缓存。在 这种情况下，输出单元210将缓存的屏幕数据转换成VGA/DVI格式 的视频数据，输出到VGA/DVI显示设备300。此外，在收端控制器250判断接收解包单元240输出的数据分组 是未压縮数据分组，这直接将数据分组传输给视频/音频输出单元，将 屏幕数据或者音频数据转换成相应的显示信号和模拟音频信号，在 VGA/DVI显示设备300上显示和由音响设备400输出。图3示出了在本发明第一实施方式中打包单元进行打包所使用的 数据分组的格式。如图3所示，'同步标志'用于数据发送装置100 和数据接收装置200之间的首次同步以及数据传输过程中失步时重新 同步使用；'类型'表示当前的数据分组一个视频数据分组还是音频 包，还是控制信令包等，此外它还标志是数据分组是压縮的还是未压 縮的；'包长'表示该数据分组的长度；'填充长度'表示该数据分组 除了有效数据外，填充信息的长度；'数据体'表示实际的报文信息， 对于视频，可能还包括坐标信息等；'CRC'用于数据分组的校验。如上所述，当数据接收装置200中的收端控制器250可以通过接 收的数据分组中的'类型'字段来判断接收的数据分组是压縮还是未 压縮，以及是视频数据分组还是音频数据分组。在数据分组中的数据 是压缩数据的情况下，由数据解压缩单元230对压縮数据进行解压， 获得相应的屏幕数据和/或音频数据。此外，当主机端播放的视频配置发生变化的情况下，例如主机显 示模式从1024X768变为720X480时，发端控制器150将显示设备配 置信息在打包单元140中形成控制信令包，通过USB接口发送给数据 接收装置200。数据接收装置200中的收端控制器250按照接收的控 制信令包中的显示设备配置信息，重新配置远端的显示设备，为后续
的显示做好准备。图4是用来说明第一实施方式中的数据接收单元的具体实现的实例。图2转换模块的实现可以用传统的嵌入式CPU方式，也可以用 FPGA/ASIC方式实现。例如，图4示出了以FPGA方式实现USB到 VGA转换时的框图。如图4所示，Cy680001是一个USB控制器，它 与FPGA内部的USB模块连接，其中在USB模块中实现了数据分组 的解包、解压縮等等操作。在FPGA中，DDR模块与外部的RAM， 即MT46v连接，为USB控制模块的操作提供存储空间。例如USB控 制模块将解包和解压缩之后得到的屏幕数据和音频数据在DDR控制 模块的控制下存储到RAM所提供的存储空间之中，提供给VGA控制 模块，以将屏幕数据转换成VGA格式的视频信号，然后提供给 ADV7125，将数字信号转换成模拟信号，显示在显示设备上。 图5示出了根据本发明第二实施方式的转换系统的框图。 如图5所示，当要实现一拖二的终端时，需要数据发送端支持多会话功能，并且能够将来自远端的诸如键盘/鼠标的i/o操作映射成本地的操作。这样，主机会将远端显示设备的显示以及键盘/鼠标操作看 作是本地的第二个用户的。除了键盘/鼠标I/O映射单元170和多会话 处理驱动180之外，其他的组成部件与第一实施方式中的数据发送装 置100的结构相同，这里不再详细说明。同样，在这种情况下，数据接收装置200还具备键盘/鼠标接口 270，用于连接诸如键盘/鼠标这样的输入装置270。这样，在连接了 输入设备270之后，用户也可以在远端进行与本地相同的操作，例如 文字处理，网络浏览等等。在这种情况下，收端控制器250将输入装 置270的各种输入命令和控制信息通过USB/PCI总线发送给主机端的 数据发送装置100，由键盘/鼠标I/O映射单元170映射为本地的操作， 送到多会话处理驱动180进行处理。从图中可以看出，除了输入装置270之外，第二实施方式的数据 接收装置200的结构与第一实施方式的数据接收装置200的结构相同， 这里不再详细描述。另外，在这种方式下，接收端可以是各种形态，
例如一个带键盘鼠标输入的停靠站加一个外接的显示器；也可以是做 成一个完全的笔记本电脑形态，只是没有CPU/OS/硬盘等等，所有应用程序的执行都在发端，这个假笔记本只有I/0功能。上面的描述仅用于实现本发明的实施方式，本领域的技术人员应 该理解，在不脱离本发明的范围的任何修改或局部替换，均应该属于 本发明的权利要求来限定的范围，因此，本发明的保护范围应该以权 利要求书的保护范围为准。
权利要求
1.一种从USB/PCIe到VGA/DVI的转换系统，包括数据发送装置和数据接收装置，其中所述数据发送装置包括采集单元，用于采集视频信号中的屏幕数据和/或音频数据；以及本地USB/PCIe控制单元，用于对所述屏幕数据和/或音频数据进行编码，并通过USB/PCIe总线发送所述编码的屏幕数据和/或音频数据；所述数据接收装置包括远端USB/PCIe控制单元，用于控制USB/PCTe总线接收所述屏幕数据和/或音频数据，并进行解码；缓存单元，用于控制将USB/PCIe控制单元解码得到的音视频数据放到存储器中进行缓存；以及输出单元，用于将缓存中的所述屏幕数据和/或音频数据转换成VGA/DVI显示设备支持的格式和/或音频格式。
2. 如权利要求l所述的转换系统，其特征在于， 所述数据发送装置还包括-压縮装置，用于利用预定的压縮算法对所述屏幕数据和/或音 频数据进行压縮；所述数据接收装置还包括解压装置，用于利用预定的解压算法对所述压縮的屏幕数据 和/或音频数据进行解压。
3. 如权利要求1或2所述的转换系统，其特征在于，所述转换 系统支持多会话功能，以及所述数据发送装置还包括输入/输出映射单元，用于将远端的输入/输出操作映射成本 地的输入/输出操作； 所述数据接收装置还包括输入/输出接口单元，用于连接键盘/鼠标，以便于用户进行 输入/输出操作。
4. 如权利要求3所述的转换系统，其特征在于，由嵌入式CPU、 FPGA或者专用芯片来实现所述数据接收装置。
5. —种USB/PCIe到VGA/DVI的转换方法，包括步骤 从信号源采集屏幕数据和/或音频数据；通过USB/PCIe总线发送所述屏幕数据和/或音频数据到远端显示 设备和/或音响设备；显示设备和/或音响设备将所述屏幕数据和/或音频数据转换成其 支持的VGA/DVI格式和音频格式，并呈现出来。
6. 如权利要求5所述的转换方法，其特征在于，还包括 在发送步骤之前用预定的压縮算法对屏幕数据和/或音频数据进行压縮的步骤；和在转换步骤之前，对压縮的屏幕数据和/或音频数据进行解压的步骤。
7. 如权利要求6所述的转换方法，其特征在于，还包括 通过USB/PCIe总线发送控制命令的步骤；以及 显示设备和/或音响设备接收所述控制命令，如切换工作模式。
全文摘要
公开了一种从USB/PCIe到VGA/DVI的转换方法和系统。所述系统包括数据发送装置和数据接收装置，其中所述数据发送装置包括采集单元，用于采集视频信号中的屏幕数据和/或音频数据；以及本地USB/PCIe控制器，用于控制USB/PCIe总线发送所述数据；所述数据接收装置包括远端USB/PCIe控制单元，用于控制USB/PCTe总线接收所述数据并解协议和解压缩(如果音视频数据经过压缩处理)；缓存单元，用于控制将USB/PCIe控制单元解码出来的音视频数据放到存储器中进行缓存；输出单元，用于将所述缓存中的屏幕数据和/或音频数据转换成VGA/DVI显示设备支持的格式和/或音频格式。利用本发明的上述结构，可以仅仅将视频信号中的动态变化屏幕数据或全屏数据通过USB/PCIe接口发送给了显示设备端，因此节省了带宽。此外，本发明可以由低成本的嵌入式CPU、FPGA或者专用芯片形成，降低了系统的复杂度和成本。
文档编号G06F3/14GK101154151SQ20061014064
公开日2008年4月2日 申请日期2006年9月29日 优先权日2006年9月29日
发明者严小平, 郭子华 申请人:联想(北京)有限公司