专利名称：适用于微型光电成像系统的高速双向数字接口的制作方法
技术领域：
本发明为一种适用于微型光电成像系统的高速、双向数字接口，属于光电技术领域。
背景技术：
微型光电成像系统是一种高度微型化、集成化的光电成像装置，其重量一般在10g以内。此类系统主要实现目标或景物视频信息的实时获取，在微型飞行器、微型机器人、智能监控、安全等领域具有广泛的应用。
目前，应用于光电成像系统的数字接口一般包括IEEE1394接口、USB接口及CameraLink接口等。
IEEE1394是IEEE标准化组织制定的一项具有视频数据传输速度的串行接口标准，其传输速度分为100、200和400Mbps三档。IEEE1394接口有6股铜芯线。IEEE1394接口的电路需要多个外部控制芯片的支持，功耗和体积较大；另一方面，IEEE 1394总线需要占用大量的系统资源，对微处理器运行速度具有较高的要求。因此，IEEE 1394接口虽具有较高的速度和较少的外部连接线，但并不适用于对接口电路的体积、功耗均具有严格要求的微型光电成像系统。
USB(Universal Serial Bus)接口是一种串行总线接口。USB接口共有4根线外部连接线，为所有的外设提供了单一的、易于使用的标准的连接类型。USB接口的主要缺点是传输速度较慢，如果不经过数据压缩，无法实现高速、实时的视频传输。另外，作为以PC为中心的接口，USB接口无法脱离PC而独存在。因此，USB接口难以满足微型光电成像系统多领域的应用需求。
Camera Link是一个特别为工业/科研图像采集设计制造的高速数字接口，旨在为高速、高精度的数字摄像头提供简单、灵活的连接。Camera Link接口基于LVDS的高速序列传输技术，其输送传输率可达2.38Gbit/sec。同时，Camera Link接口无需复杂的外部控制电路支持，易于实现。Camera Link接口的主要缺点为外部连接线较多(FULL模式时有42根)，且标准的机械接口的尺寸较大(1.55×0.51英寸)，无法满足微型光电成像系统对微型化的要求。
本发明的目的是为了解决上述已有技术的不足，提出一种适用于微型光电成像系统的高速、双向数字接口。该接口的优点包括(1)高速度。该接口基于LVDS技术实现，最高传输速率可达2.38Gbit/sec，可满足高速视频采集的需求；(2)微型化。在28位数字视频输入、2.38Gbit/sec传输速率的前提下，该接口的外部传输线仅为5对，从而降低了传输线的数量及机械接口的尺寸。同时，该接口的电路简单，易于微型化，从而解决了光电成像系统的微型化与高速信号传输的矛盾；(3)双工模式通过嵌入式微型控制器及数据开关实现了视频信号与控制信号传输通道的切换，从而实现了数字信号的双向传输，适用于微型光电成像系统的参数配置及视频信号输出。
发明内容
适用于微型光电成像系统的高速、双向数字接口由视频信号传输通道、控制信号传输通道、控制装置三大部分构成。其中，视频信号传输通道主要由基于LVDS技术的视频编码器、视频解码器构成；控制信号传输通道由LVDS线驱动器、LVDS接收器构成；控制装置由两片数据开关芯片和微型单片机(MCU)构成。主要技术方案为适用于微型光电成像系统的高速、双向数字接口有参数配置、视频传输两种工作模式，并可通过控制装置对两种模式进行实时切换。
在参数配置模式时，首先微型单片机控制两个数据开关的B相接通，A相断开，从而接通LVDS线驱动器的输出端和LVDS接收器的输入端。来自终端设备的TTL控制信号经LVDS线驱动器转换为LVDS信号输出，而后经两个数据开关输入至LVDS接收器，由LVDS接收器解码后恢复为原始的TTL控制信号，并输入至微型光电成像系统。
在视频传输模式时，首先微型单片机控制两个数据开关的B相断开，A相接通，从而接通LVDS视频编码器的输出端和LVDS视频解码器的输入端。来自微型光电在成像系统的高速视频信号经LVDS视频编码器转换为LVDS信号输出，经两个数据开关输入至LVDS视频解码器，由视频解码器解码后恢复为原始的视频信号，并输入至终端设备。
本发明的有益效果是1.高速度。本接口的双向信号传输均基于LVDS技术实现，其最高传输速率为2.38Gbit/sec，因而非常适用于高速视频信号采集过程中的信号传输；2.微型化。本接口在28位数字视频输入、2.38Gbit/sec传输速率的前提下，其传输线仅为5对，从而降低了传输线的数量及机械接口的尺寸。同时，该接口的电路简单，在光电像系统一端的构成仅需三块微型芯片(LVDS视频编码器14×8.4×1.1mm，数据开关6×6×0.75mm，LVDS接收器4×4×0.75mm)，非常有利用于实现微型化，并具有广泛的适用性；3.双工模式。该接口通过嵌入式微型控制器实时控制视频信号、控制信号传输通道的实时切换，从而实现了微型光电成像系统的参数配置及高速视频信号输出。
图1是本发明的接口原理图，其中1-LVDS视频编码器，2-数据开关1，3-微型单片机(MCU)，4-数据开关2，5-LVDS视频解码器，6-LVDS接收器，7-LVDS线驱动器。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步说明视频信号传输通道主要由LVDS视频编码器芯片、LVDS视频解码器芯片构成。其中，视频编码器芯片位于微型光电成像系统的输出端。其输入端与光电成像系统的数字视频输出端相连，输出端与数据开关1中的A相输入端相连；视频解码器芯片位于终端设备的输入端。其输入端与数据开关2的输出端相连，输出端与终端设备的输入端相连；控制信号传输通道由LVDS线驱动器芯片、LVDS接收器芯片构成。其中，LVDS线驱动器位于终端设备的输出端。其输入端与终端设备的输出端相连，输出端与数据开关2中的B相输入端相连；LVDS接收器位于微型光电成像系统的输出端。其输入端与数据开关1中的B相输入端相连，输出端与微型光电成像系统中相应的控制端相连。
控制装置由两片数据开关芯片和微型单片机(MCU)构成。其中，两片数据开关芯片分别位于微型光电成像系统的输出端和终端设备的输入端。数据开关芯片为双刀双掷型(具有A相和B相)，其控制端与微型单片机相应的I/O口相连。
具体实施例方式
该接口实现双工数据传输的具体实施方式
如下第一步微型单片机(MCU)3、控制数据开关2和数据开关4的B相接通，A相断开，形成控制信号传输通道。
第二步LVDS线驱动器7将外部的控制信号转换为LVDS信号输出，经数据开关4、数据开关2输入至LVDS接收器，由LVDS接收器将输入的信号进行解码后输出，实现微型光电成像系统的参数配置。
第三步微型单片机(MCU)3、控制数据开关2和数据开关4的A相接通，B相断开，构成视频信号传输通道。
第四步LVDS视频编码器1将输入的高速数字视频信号转换为LVDS信号输出，经数据开关2、数据开关4输入至LVDS视频解码器2，由LVDS视频解码器2将输入的信号进行解码输出，实现微型光电成像系系统视频信号的高速传输。
权利要求
1.一种适用于微型光电成像系统的高速、双向数字接口，其特征在于该接口由视频信号传输通道、控制信号传输通道、控制装置三大部分构成，其中，视频信号传输通道主要由基于LVDS视频编码器、视频解码器构成；控制信号传输通道由LVDS线驱动器、LVDS接收器构成；控制装置由两片数据开关芯片和微型单片机(MCU)构成。
2.如权利要求1所述的一种适用于微型光电成像系统的高速、双向数字接口，其特征在于微型单片机(MCU)3、控制数据开关2和数据开关4的B相接通，形成控制信号传输通道；LVDS线驱动器7将外部的控制信号转换为LVDS信号输出，经数据开关4、数据开关2输入至LVDS接收器，而后解码后输出；微型单片机(MCU)3控制数据开关2和数据开关4的A相接通，构成视频信号传输通道；LVDS视频编码器1将输入的高速数字视频信号转换为LVDS信号输出，经数据开关2、数据开关4输入至LVDS视频解码器2，而后解码输出。
全文摘要
本发明为一种适用于微型光电成像系统的高速、双向数字接口，属于光电技术领域。该接口在实现微型化的前提下，基于LVDS技术实现了最高传输速率为2.38Gbit/sec高速数据传输，通过嵌入式微型控制器及数据开关实现了视频信号与控制信号的双向信号传输，从而解决了光电成像系统的微型化与高速信号双向传输的矛盾。该接口适用于微型光电成像系统的参数配置及视频信号输出，在微型飞行器、微型机器人、智能监控、安全等领域具有广泛的应用前景。
文档编号H04N5/765GK1794804SQ20051013534
公开日2006年6月28日 申请日期2005年12月30日 优先权日2005年12月30日
发明者郝群, 宋勇, 程序, 李翔 申请人:北京理工大学