高清数字视频编码器的制作方法

本实用新型涉及视频编码器技术领域，特别涉及一种高清数字视频编码器。

背景技术：

高清数字视频编码器，是指一个能够对数字视频进行压缩的设备。通常这种压缩属于有损数据压缩。历史上，视频信号是以模拟形式存储在磁带上的。随着Compact Disc的出现并进入市场，音频信号以数字化方式进行存储，视频信号也开始使用数字化格式，一些相关技术也开始随之发展起来。H.264，同时也是MPEG-4第十部分，是由ITU-T视频编码专家组（VCEG）和ISO/IEC动态图像专家组（MPEG）联合组成的联合视频组（JVT，Joint Video Team）提出的高度压缩数字视频编解码器标准。本产品采用H.264高清编码技术，提供最佳的高清视频质量；系统采用嵌入式系统，可免受病毒的侵入；可用于多媒体录播系统、高清视频传输系统、高清视频监控等。可以广泛应用在通讯、网络,也适合实时系统控制、产业自动化、实时数据采集、军事系统等需要高速运算、智能交通、航空航天、医疗器械、水利等模块化及高可靠度、可长期使用的应用领域。

技术实现要素：

本实用新型目的是提供一种高清数字视频编码器，该高清数字视频编码器基于电池的充电供电模块的外部电源给电池充电的同时又为负载供电，提高了电能的利用效率，实现了结构的简化和成本的降低，有效减小了体积、降低了成本。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种高清数字视频编码器，包括安装于电路板上的视频采集模块、音频采集模块、主控模块、供电模块、Flash模块、内存模块、LAN模块和电池组；

所述视频采集模块的输入端连接到一视频输入接口，所述音频采集模块的输入端连接到一音频输入接口，所述视频采集模块、音频采集模块各自的输出端均连接到主控模块，所述Flash模块、内存模块、LAN模块各自的输入端均与主控模块双向连接，所述供电模块的输出端连接到主控模块，所述电池组与供电模块连接；

所述电路板进一步包括金属基板、上铜箔层和下铜箔层，所述金属基板和上铜箔层之间具有第一环氧胶粘层，所述金属基板和下铜箔层之间具有第二环氧胶粘层，位于所述金属基板中部且沿其平面方向开有若干个水平通孔，若干个此水平通孔平行且等间隔排列；

所述供电模块包括电源管理芯片、三极管、放大器单元、电源开关按键、负载连接器和USB充电端口，所述三极管的集电极和发射极分别连接到所述电池组和USB充电端口，所述三极管的基极连接到电源管理芯片的充电控制脚；用于控制电源通断的所述电源开关按键连接到电源管理芯片，所述USB充电端口连接到三极管和电源管理芯片，所述电源管理芯片的电压输出脚连接到放大器单元，所述电池组连接到电源管理芯片的电量反馈脚。

上述技术方案中进一步改进的技术方案如下：

1、上述方案中，一开关指示灯与所述电源开关按键串连并位于电源管理芯片的2个引脚之间。

2、上述方案中，所述开关指示灯为LED指示灯。

3、上述方案中，所述USB充电端口的输入端与接地之间设置有2个并联的电容。

4、上述方案中，所述主控模块型号为Hi3516RFCV100芯片。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点和效果：

1、本实用新型高清数字视频编码器，其基于电池的充电供电模块的外部电源给电池充电的同时又为负载供电，提高了电能的利用效率，实现了结构的简化和成本的降低，有效减小了体积、降低了成本；其次，其电路板中位于所述金属基板中部且沿其平面方向开有若干个水平通孔，若干个此水平通孔平行且等间隔排列，有利于增加散热面积，有利于将来自铜箔层器件的热量快速传递，从而有利于提高器件的使用寿命，提高了产品的可靠性，其次，若干个水平通孔朝向位于PCB上的风扇，有利于金属基板内的气流快速流动，从而将更多的热量带出。

2、本实用新型高清数字视频编码器，其支持1路高清HDMI音视频，1路标清AV视频，1路3.5MM独立音频接口采集功能，编码输出双码流H.264格式，音频MP3/AAC格式。编码码率可调，画面质量可控制，支持HTTP/RTSP/RTP/RTMP/UDP等协议传输，使用方便，不存在硬件兼容性问题。

附图说明

附图1为本实用新型高清数字视频编码器的原理示意图；

附图2为本实用新型高清数字视频编码器中供电模块电路示意图；

附图3为本实用新型高清数字视频编码器中电路板结构示意图；

附图4为附图3的A-A剖面结构示意图。

以上附图中：1、供电模块；2、电池组；3、视频采集模块；4、音频采集模块；5、主控模块；6、Flash模块；7、内存模块；8、视频输入接口；9、音频输入接口；11、电源管理芯片；12、三极管；13、放大器单元；14、电源开关按键；15、负载连接器；16、USB充电端口；17、电容；18、开关指示灯；19、LAN模块；21、金属基板；22、上铜箔层；23、第一环氧胶粘层；24、水平通孔；25、下铜箔层；26、第二环氧胶粘层。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例：一种高清数字视频编码器，包括安装于电路板上的视频采集模块3、音频采集模块4、主控模块5、供电模块1、Flash模块6、内存模块7、LAN模块19和电池组2；

所述视频采集模块3的输入端连接到一视频输入接口8，所述音频采集模块4的输入端连接到一音频输入接口9，所述视频采集模块3、音频采集模块4各自的输出端均连接到主控模块5，所述Flash模块6、内存模块7、LAN模块19各自的输入端均与主控模块5双向连接，所述供电模块1的输出端连接到主控模块5，所述电池组2与供电模块1连接；

所述电路板进一步包括金属基板21、上铜箔层22和下铜箔层25，所述金属基板21和上铜箔层22之间具有第一环氧胶粘层23，所述金属基板21和下铜箔层25之间具有第二环氧胶粘层26，位于所述金属基板21中部且沿其平面方向开有若干个水平通孔24，若干个此水平通孔24平行且等间隔排列；

所述供电模块1包括电源管理芯片11、三极管12、放大器单元13、电源开关按键14、负载连接器15和USB充电端口16，所述三极管12的集电极和发射极分别连接到所述电池组2和USB充电端口16，所述三极管12的基极连接到电源管理芯片11的充电控制脚；用于控制电源通断的所述电源开关按键14连接到电源管理芯片11，所述USB充电端口16连接到三极管12和电源管理芯片11，所述电源管理芯片11的电压输出脚连接到放大器单元13，所述电池组2连接到电源管理芯片11的电量反馈脚。

一开关指示灯18与所述电源开关按键14串连并位于电源管理芯片11的2个引脚之间。

上述开关指示灯18为LED指示灯。

上述USB充电端口16的输入端与接地之间设置有2个并联的电容17。

上述主控模块5型号为Hi3516RFCV100芯片。

上述技术内容具体解释如下：

（1）、视频采集模块：芯片：5150AM1主要负债采集各类前端视频信号输入主控模块中进行编码。说明：本模块的作用是把模拟视频转换成数字视频，产生符合编码芯片接口标准的数字视频信号。采用的是某公司的低功耗视频A/D转换芯片。支持NTSC/PAL/SECAM 3种格式，可以输出ITU-R BT.656和ITU-R BT.601两种信号，考虑到编码芯片的标准，本系统采用ITU-RBT.656格式8为数据串行传输。该芯片的AIPIA为模拟信号输入端，接收摄像头的模拟视频信号输入。行同步脉冲和场同步脉冲分别对应HSYNC和VSYNC，分别连接编码芯片的HSYNIN和VSYNIN2个引脚，实现图像的行同步和场同步操作。YOUT[7：0]为数据输出引脚，将数字视频信号送到编码芯片的数据接收端。SCL和SDA分别为I2C接口的串行时钟和数据引脚，微处理芯片对改芯片的内部寄存器的访问是通过I2C总线实现的。

（2）、音频采集模块： ES7240负债将音频信号接收并传入主控模块中进行编码。说明：本模块的作用是把模拟视频转换成数字音频，产生符合编码芯片接口标准的数字音频信号。我们经常需要通过抽样、量化、编码三个步骤将连续变化的模拟信号转换成数字信号。抽样就是在时间上将模拟信号离散化。量化是用有限个幅度值近似原来连续变化的幅度值，把模拟信号的连续幅度变为有限数量的有一定间隔的离散值。编码就是按一定的规律把量化后的值用二进制数字表示，然后转换成二值或多值的数字信号。语音编码的目的是保持一定算法复杂程度和通信时延的前提下，占用尽可能少的通信容量，传送尽可能高质量的语音。它可分为波形编码、参量编码和混合编码三大类。

（3）、H.264主控模块： Hi3516RFCV100主要负债将前端音视频信号进行编码，并转为各类协议，如： HTTP RTSP RTMP UDP ONVIF等。说明：H.264编码器是现代视频产品的基础和核心,H.264编码器于很专业的研究领域,对大部分使用计算机网络传输视频信号的用户来说,研究开发H.264编码器一般要从芯片级别投入研发,开发时间长,见效慢,风险大。通常在微处理器的控制下，要进行压缩编码的数据经FIFO口输入。解压是压缩的逆过程。本系统中，数据接收端接收的YOUT端输出的数据，同时HSYNIN和VSYNIN信号分别和HSYN和VSYN相连，实现图像的行同步和场同步操作。接收来的数据送到压缩编码处理单元，压缩编码后送到芯片外部的SDRAM中存储，通过片内的SDRAM控制器可以实现对外部SDRAM的访问，并通过HPI与微处理器进行通信，以便远程监控端的实时监控。

（4）、内存模块：H5TQ1G63EFR-PBC主要负债将编码应用程序进行寄存，保证正常运行。说明：对于视频编码这种需要处理大量数据的程序而言，必须合理安排数据和程序的存储方式，实现对存储器的优化。实验表明，合理利用两级缓存并配合低工作频率外部存储器，系统的效率能达到全部使用高工作频率内部存储器的80％～90％。将占据较大空间的数据或使用频率不高的程序放在片外存储器中，并根据H.264算法本身的结构，将反复调用的程序段(例如DCT变换和IDCT变换)放在片内程序存储区中，把频繁用到的数据段(如编码表)放在片内数据存储器中，把运用次数较少的程序和数据段放在片外存储器中，避免对程序或数据进行不必要的反复搬移。在H.264编码器运行过程中，由于一帧图象的数据量很大，因此将参考帧和当前帧数据放到片外存储器中，需要用到时，再将它们从外部存储器搬到片内存储器中，以提高程序的运行效率。

（5）、Flash模块：MX25L12835F主要负债将编码器系统软件存放，当开机时此模块上的软件把程序注入后编码器开始进行工作。说明：编码器将来自摄像头的模拟视频信号经AD转换芯片转换成YUV 格式的数字视频信号,再按H.264 协议压缩成多种速率的图像数据码流,然后通过PCI 总线传递给负责协议处理(2) ,视频压缩数据在这里封装之后最后通过PCI 总线传给以太网接口控制器RTL8139C(L) 为核心的以太网接口单元,由其送到IP 网上. 外围扩展模块以单片机为核心,通过两个串口分别控制摄像头和收发透明数据. CPLD 主要完成地址译码、PCI 总线仲裁等功能. 开发的应用程序经编译连接,写入FLASH 中.编码器上电复位后通过EEPROM 中的自举程序将FLASH 中的程序搬移到SDRAM 中,系统开始运行。

（6）、LAN模块：RTL8211EG主要负债将编码后的音视频信号传入到网络中，使得其它设备可与编码器进行对接。说明：本模块是采用构建嵌入式以太网，实现视频数据网络传输的通路。网络传输模块是某公司推出的快速以太网控制器。芯片上集成MAC和PHY，符合IEEE802.3/802.U-100Base-Tx/10Base-T规范。微处理器通过地址、数据、控制线和片选信号线对网络传输模块进行通信和控制。网络传输硬件连接原理图如图3所示。微处理器发送数据时，首先置发送使能信号ETXEN有效。数据发送端ETX [1：0]与网络传输模块的TXD [1：0]引脚相连接。以微处理器的时钟信号EXTCK发送视频数据。数据的接收端ERX[1：0]与网络传输模块的RXD[1：0]引脚相连接，接收视频数据。EMDI0和EMDC分别控制芯片的读写。数据从DMA通道发送。在发送数据时，首先设置好传输控制寄存器和传输传输地址寄存器，从指定的存储区取数据，并且记录发送完的字节数，数据发送完之后，网络传输模块产生中断信号，请求DMA中断，由微处理器处理。

采用上述高清数字视频编码器时，其基于电池的充电供电模块的外部电源给电池充电的同时又为负载供电，提高了电能的利用效率，实现了结构的简化和成本的降低，有效减小了体积、降低了成本；其次，其有利于增加散热面积，有利于将来自铜箔层器件的热量快速传递，从而有利于提高器件的使用寿命，提高了产品的可靠性，其次，若干个水平通孔朝向位于PCB上的风扇，有利于金属基板内的气流快速流动，从而将更多的热量带出；再次，其支持1路高清HDMI音视频，1路标清AV视频，1路3.5MM独立音频接口采集功能，编码输出双码流H.264格式，音频MP3/AAC格式。编码码率可调，画面质量可控制，支持HTTP/RTSP/RTP/RTMP/UDP等协议传输，使用方便，不存在硬件兼容性问题。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。