CAN指令切换多路多格式光电视频信号输出系统和方法与流程

本发明涉及标清及高清图像通信与光纤通信技术领域，具体地，涉及一种can指令切换多路多格式光电视频信号输出系统和方法。

背景技术：

串行数字接口(sdi，serialdigitalinterface)是在同轴线上传输的数字视频的一种标准，按照分辨率的不同其传输速率可达2.97gbps、1.48gbps以及270mbps，因此sdi视频可以覆盖大部分的从高清到标清的视频应用领域，在各种工业监控领域，sdi采用非压缩的视频传输模式，因此具有监控实时性高、图像质量好、传输延迟低的优点且已经成为行业内的主流，但在信号传输环节，由于高清视频的需求，信号的传输速率的提升会对传统电缆提出很苛刻的要求，特别是在远距离传输的过程中，因此需要一种可靠稳定的传输方案来解决高速率、高分辨率数字视频信号远距离实时传输的要求。

帕尔制(pal，phasealterationline)是为了克服ntsc制对相位失真的敏感性，它对于同时传送的两个色差信号中的一个色差信号采用逐行倒相，另一个色差信号进行正交调制方式。这样，如果在信号传输过程中发生相位失真，则会由于相邻两行信号的相位相反起到互相补偿的作用，从而有效地克服了因相位失真而起的色彩变化。因此pal制对相位失真不敏感，图像色彩误差较小。

控制器局域网络(can，controllerareanetwork)是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维，通信速率最高可达1mbps。can协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据块进行编码。采用这种方法的优点可使网络内的节点个数在理论上不受限制。并且数据通信没有主从之分，任意节点可以向其他节点发起数据通信。多节点同时发起通信时，优先级低的比让优先级高的，不会对通信线路造成拥塞。通信距离最远可达10km(速率低于5kbps)速率可达1mbps(通信距离小于40m)。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种。

根据本发明提供的一种can指令切换多路多格式光电视频信号输出系统，包括光电转换传输发送模块、光电转换传输接收模块、传输模块；光电转换传输发送模块：接收视频电信号、视频光信号，将视频电信号、视频光信号分别转换成电信号、光信号发送至传输模块；传输模块：通过传输介质传输电信号或光信号；光电转换传输接收模块：接收传输模块发送的电信号或光信号，令接收的电信号或光信号处理得到视频信号，传输至信号处理端。

优选地，所述光电转换传输发送模块包括第一综合线缆均衡电路模块、第一信号处理电路模块、光电转换传输发送电路模块、控制器模块；第一综合线缆均衡电路模块：令视频电信号进行直流恢复、信号整形、滤除传输干扰；第一信号处理电路模块：探测输入的电信号的数据速率，令输入的电信号重新定时，将电信号转换成差分信号，规范输出时序和输出端口；光电转换传输发送电路模块：令电信号转换成光信号发送至传输介质；控制器模块：配置并检测电信号状态，控制光信号依据can通信协议进行输出。

优选地，所述光电转换传输接收模块包括光电转换传输接收电路模块、第二信号处理电路模块、第二综合线缆均衡电路模块；光电转换传输接收电路模块：接收传输介质发送的光信号，令光信号转换成差分电信号；第二信号处理电路模块：接收光电转换传输接收电路模块转换的差分电信号，令差分电信号重定时；第二综合线缆均衡电路模块：令差分电信号转换为适应同轴电缆传输的信号格式。

优选地，所述光电转换传输发送电路模块包括第一接口芯片、第一光模块、第一fpga、交换芯片、单片机、sdi驱动、第二光模块；第一接口芯片：接收视频电信号，令视频电信号完成抗组匹配后传输至fpga；第一光模块：接收视频光信号，令视频光信号传输至fpga；第一fpga：配置视频光信号、视频电信号的传输接口，得到已配置控制视频信号，令已配置控制视频信号传输至交换芯片；交换芯片：交换芯片主要由第一芯片、第二芯片组成，令第一芯片、第二芯片组成交换矩阵，令第一芯片的第一输入端连接至第二芯片的第一输出端，令第二芯片的第一输入端连接至第一芯片的第一输出端，所述交换矩阵进行信号交换后，将电信号发送至sdi驱动，将光信号发送至第二光模块；单片机：接收can指令，通过i²c通信协议控制交换矩阵；sdi驱动：接收交换芯片发送的电信号，发送电信号；第二光模块：接收交换芯片发送的光信号，令光信号进行波分复用后，发送光信号。

优选地，所述光电转换传输接收电路模块包括第二接口芯片、第二光模块、第二fpga、视频驱动；第二接口芯片：接收视频电信号，将视频电信号传输至fpga；第二光模块：接收视频光信号，令视频光信号传输至fpga；第二fpga：配置视频光信号、视频电信号的传输接口，得到已配置控制视频信号，令已配置控制视频信号传输至视频驱动；视频驱动：接收已配置控制视频信号，令已控制视频信号实时传输至视频显示端。

根据本发明提供的一种can指令切换多路多格式光电视频信号输出方法，包括光电转换传输发送步骤、光电转换传输接收步骤、传输步骤；光电转换传输发送步骤：接收视频电信号、视频光信号，将视频电信号、视频光信号分别转换成电信号、光信号发送至传输步骤；传输步骤：通过传输介质传输电信号或光信号；光电转换传输接收步骤：对电信号或光信号处理得到视频信号，传输至信号处理端。

优选地，所述光电转换传输发送步骤包括第一综合线缆均衡电路步骤、第一信号处理电路步骤、光电转换传输发送电路步骤、控制器步骤；第一综合线缆均衡电路步骤：令视频电信号进行直流恢复、信号整形、滤除传输干扰；第一信号处理电路步骤：探测输入的电信号的数据速率，令输入的电信号重新定时，将电信号转换成差分信号，规范输出时序和输出端口；光电转换传输发送电路步骤：令电信号转换成光信号发送至传输介质；控制器步骤：配置并检测电信号状态，控制光信号依据can通信协议进行输出。

优选地，所述光电转换传输接收步骤包括光电转换传输接收电路步骤、第二信号处理电路步骤、第二综合线缆均衡电路步骤；光电转换传输接收电路步骤：接收传输介质发送的光信号，令光信号转换成差分电信号；第二信号处理电路步骤：令差分电信号重定时；第二综合线缆均衡电路步骤：令差分电信号转换为适应同轴电缆传输的信号格式。

优选地，所述光电转换传输发送电路步骤包括第一接口芯片、第一光步骤、第一fpga、交换芯片、单片机、sdi驱动、第二光步骤；第一接口芯片：接收视频电信号，令视频电信号完成抗组匹配后传输至fpga；第一光步骤：接收视频光信号，令视频光信号传输至fpga；第一fpga：配置视频光信号、视频电信号的传输接口，得到已配置控制视频信号，令已配置控制视频信号传输至交换芯片；交换芯片：交换芯片主要由第一芯片、第二芯片组成，令第一芯片、第二芯片组成交换矩阵，令第一芯片的第一输入端连接至第二芯片的第一输出端，令第二芯片的第一输入端连接至第一芯片的第一输出端，所述交换矩阵进行信号交换后，将电信号发送至sdi驱动，将光信号发送至第二光步骤；单片机：接收can指令，通过i²c通信协议控制交换矩阵；sdi驱动：接收交换芯片发送的电信号，发送电信号；第二光步骤：接收交换芯片发送的光信号，令光信号进行波分复用后，发送光信号。

优选地，所述光电转换传输接收电路步骤包括第二接口芯片、第二光步骤、第二fpga、视频驱动；第二接口芯片：接收视频电信号，将视频电信号传输至fpga；第二光步骤：接收视频光信号，令视频光信号传输至fpga；第二fpga：配置视频光信号、视频电信号的传输接口，得到已配置控制视频信号，令已配置控制视频信号传输至视频驱动；视频驱动：接收已配置控制视频信号，令已控制视频信号实时传输至视频显示端。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明传输切换控制实时性好、抗电磁干扰性强、结构简单、成本经济、可以在工业监控现场快速部署；

2、本发明可按照用户需求选择输出视频信号，并且可以多路输出，控制切换输出的实时性强，反馈速度快；

3、本发明可以兼容pal视频信号、sdi标清高清视频信号的传输；

4、本发明可以同时传输视频电信号和光信号。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的光电转换传输发送模块的结构图；

图2为本发明的光电转换传输接收模块的结构图；

图3为本发明的装置连接示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的一种can指令切换多路多格式光电视频信号输出方法，包括光电转换传输发送步骤、光电转换传输接收步骤、传输步骤；光电转换传输发送步骤：接收视频电信号、视频光信号，将视频电信号、视频光信号分别转换成电信号、光信号发送至传输步骤；传输步骤：通过传输介质传输电信号或光信号；光电转换传输接收步骤：对接收的电信号或光信号处理得到视频信号，传输至信号处理端。

具体地，所述光电转换传输发送步骤包括第一综合线缆均衡电路步骤、第一信号处理电路步骤、光电转换传输发送电路步骤、控制器步骤；第一综合线缆均衡电路步骤：令视频电信号进行直流恢复、信号整形、滤除传输干扰；第一信号处理电路步骤：探测输入的电信号的数据速率，令输入的电信号重新定时，将电信号转换成差分信号，规范输出时序和输出端口；光电转换传输发送电路步骤：令电信号转换成光信号发送至传输介质；控制器步骤：配置并检测电信号状态，控制光信号依据can通信协议进行输出。

具体地，所述光电转换传输接收步骤包括光电转换传输接收电路步骤、第二信号处理电路步骤、第二综合线缆均衡电路步骤；光电转换传输接收电路步骤：接收传输介质发送的光信号，令光信号转换成差分电信号；第二信号处理电路步骤：对差分电信号重定时；第二综合线缆均衡电路步骤：令差分电信号转换为适应同轴电缆传输的信号格式。

具体地，所述光电转换传输发送电路步骤包括第一接口芯片、第一光步骤、第一fpga、交换芯片、单片机、sdi驱动、第二光步骤；第一接口芯片：接收视频电信号，令视频电信号完成抗组匹配后传输至fpga；第一光步骤：接收视频光信号，令视频光信号传输至fpga；第一fpga：配置视频光信号、视频电信号的传输接口，得到已配置控制视频信号，令已配置控制视频信号传输至交换芯片；交换芯片：交换芯片主要由第一芯片、第二芯片组成，令第一芯片、第二芯片组成交换矩阵，令第一芯片的第一输入端连接至第二芯片的第一输出端，令第二芯片的第一输入端连接至第一芯片的第一输出端，所述交换矩阵进行信号交换后，将电信号发送至sdi驱动，将光信号发送至第二光步骤；单片机：接收can指令，通过i²c通信协议控制交换矩阵；sdi驱动：接收交换芯片发送的电信号，发送电信号；第二光步骤：接收交换芯片发送的光信号，令光信号进行波分复用后，发送光信号。

具体地，所述光电转换传输接收电路步骤包括第二接口芯片、第二光步骤、第二fpga、视频驱动；第二接口芯片：接收视频电信号，将视频电信号传输至fpga；第二光步骤：接收视频光信号，令视频光信号传输至fpga；第二fpga：配置视频光信号、视频电信号的传输接口，得到已配置控制视频信号，令已配置控制视频信号传输至视频驱动；视频驱动：接收已配置控制视频信号，令已控制视频信号实时传输至视频显示端。

针对现有图像传输系统中对标清以及高清视频远距离实时切换控制传输的要求，本发明提供了一种can指令切换多路多格式光电视频信号输出系统。

根据本发明提供的一种can指令切换多路多格式光电视频信号输出系统，包括光电转换传输发送模块、光电转换传输接收模块、传输模块；光电转换传输发送模块：接收视频电信号、视频光信号，将视频电信号、视频光信号分别转换成电信号、光信号发送至传输模块，用于将用户输入的多路视频信号根据用户的需求，将需求的视频信号通过信号处理转换成光信号或电信号进行传输；传输模块：通过传输介质传输电信号或光信号，优选地，所述传输介质使用光纤介质，用于连接光电转换传输发送模块和光电转换传输接收模块，采用单模单芯光纤，用于传输高速串行光信号；光电转换传输接收模块：接收传输模块发送的电信号或光信号，令接收的电信号或光信号处理得到视频信号，传输至信号处理端，用于接收光纤介质传输的高速串行光信号或电信号，通过信号处理将光信号还原成视频信号，输出给信号处理系统。

具体地，所述光电转换传输发送模块包括第一综合线缆均衡电路模块、第一信号处理电路模块、光电转换传输发送电路模块、控制器模块；第一综合线缆均衡电路模块：令视频电信号进行直流恢复、信号整形、滤除传输干扰，优选地，所述视频电信号是用户通过同轴电缆输入的视频电信号，第一综合线缆均衡电路模块对用户通过同轴电缆输入的视频电信号进行直流恢复，和信号整形，滤除在同轴缆传输中带来的干扰、偏斜与毛刺；第一信号处理电路模块：探测输入的电信号的数据速率，令输入的电信号重新定时，将电信号转换成差分信号，规范输出时序和输出端口；光电转换传输发送电路模块：令电信号转换成光信号发送至传输介质；控制器模块：配置并检测电信号状态，控制光信号依据can通信协议进行输出。

具体地，所述光电转换传输发送电路模块包括第一接口芯片、第一光模块、第一fpga、交换芯片、单片机、sdi驱动、第二光模块；第一接口芯片：接收视频电信号，令视频电信号完成抗组匹配后传输至fpga；第一光模块：接收视频光信号，令视频光信号传输至fpga；第一fpga：配置视频光信号、视频电信号的传输接口，得到已配置控制视频信号，令已配置控制视频信号传输至交换芯片；交换芯片：交换芯片主要由第一芯片、第二芯片组成，令第一芯片、第二芯片组成交换矩阵，令第一芯片的第一输入端连接至第二芯片的第一输出端，令第二芯片的第一输入端连接至第一芯片的第一输出端，所述交换矩阵进行信号交换后，将电信号发送至sdi驱动，将光信号发送至第二光模块；单片机：接收can指令，通过i²c通信协议控制交换矩阵；sdi驱动：接收交换芯片发送的电信号，发送电信号；第二光模块：接收交换芯片发送的光信号，令光信号进行波分复用后，发送光信号。

具体地，所述光电转换传输接收电路模块包括第二接口芯片、第二光模块、第二fpga、视频驱动；第二接口芯片：接收视频电信号，将视频电信号传输至fpga；第二光模块：接收视频光信号，令视频光信号传输至fpga；第二fpga：配置视频光信号、视频电信号的传输接口，得到已配置控制视频信号，令已配置控制视频信号传输至视频驱动；视频驱动：接收已配置控制视频信号，令已控制视频信号实时传输至视频显示端。

具体地，所述光电转换传输接收模块包括光电转换传输接收电路模块、第二信号处理电路模块、第二综合线缆均衡电路模块；光电转换传输接收电路模块：接收传输介质发送的光信号，令光信号转换成差分电信号，优选地，所述差分电信号是高速差分电信号；第二信号处理电路模块：接收光电转换传输接收电路模块转换的差分电信号，令差分电信号重定时；第二综合线缆均衡电路模块：令差分电信号转换为适应同轴电缆传输的信号格式。

本发明提供的can指令切换多路多格式光电视频信号输出系统，可以通过can指令切换多路多格式光电视频信号输出方法的步骤流程实现。本领域技术人员可以将can指令切换多路多格式光电视频信号输出方法理解为所述can指令切换多路多格式光电视频信号输出系统的优选例。

下面通过优选例对本发明进行更为具体的说明。

本发明提供了一种can指令切换多路多格式光电视频信号输出装置，装置包括光电转换传输发送模块、光电转换传输接收模块，以及用于远距离传输的光纤介质。其中，光电转换传输发送模块与光纤介质一端相连用于光视频信号的发送，光电转换传输接收模块与光纤介质另一断相连用于光视频信号的接收。输入视频信号种类包括标清pal视频电信号、hd-sdi视频电信号、sd-sdi视频电信号、hd-sdi视频光信号、sd-sdi视频光信号，输出视频信号种类包括hd-sdi视频电信号、sd-sdi视频电信号。所述装置具有较好的实时性，所有指令在发送后可以迅速地得到响应并完成输出，同时信号通过光纤远距离传输可以增强外界电磁环境干扰。整体结构简洁、使用方便，可以在远距离切换高清数字视频传输等领域体现出系统的优势。

如图1所示，光电转换传输发送模块首先进行光信号和电信号输入处理，通过同轴电缆输入的sdi高清视频信号通过电阻网络配置sdi正向输入端进入接口芯片，完成单端的阻抗匹配，接口芯片将电信号传输给fpga，由fpga完成对信号的接口配置控制。光信号进入光模块，光模块将信号交给fpga同样完成信号的接口配置控制，最终fpga将完成接口配置控制的信号传输给交换芯片。

视频信号完成输入端接口配置控制处理后，将进入信号控制的重要环节，这个环节采用的主要处理芯片为lmh0046，装置为该芯片提供27mhz的外部参考晶振。两个芯片组成交换矩阵。一个芯片可以至多管理8个输入和输出，为了实现芯片1和芯片2数据相互交互，将芯片1的一个输入端连接至芯片2的一个输出端，同样的芯片2的一个输入端连接至芯片1的一个输出端。交换矩阵由单片机通过i²c通信协议控制。单片机程序将存储几种可供用户修改的切换场景，用户通过can指令向单片机下达切换的指令，单片机在接收到指令后可以通过i²c通信协议控制交换矩阵切换输入输出的信号。单片机交换程序的流程具体为：开启系统，通过读取交换芯片寄存器数据确认系统状态和交换芯片状态，开启can模块，监控can指令接收，当收到有效的can指令时中断接收，解析指令内容。完成解析后程序开启i²c通信，根据指令发送控制内容至交换芯片，并且开启定时。在用户需求的限制时间内发送can通信反馈数据给can总线。最后再次开启can接收监控，程序再次进入以上循环。

当交换矩阵完成信号交换后，sdi电信号需要进行sdi电驱动，将电信号发送。而光信号将进入光模块进行波分复用后再发送。

如图2所示，接收端光信号和电信号输入处理过程和发送端一致，主要通过内部同步fifo完成信号的同步输出，即采用先进先出的方式进行输出。通过视频驱动模块最终将高清视频信号实时的输出给显示设备。

如图3所示，发送端和接收端配对使用，发送端和接收端之间的光信号传输通过单芯光纤介质完成。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。