一种具有远距离传输功能的HDMI信号分配系统的制作方法

一种具有远距离传输功能的hdmi信号分配系统
技术领域
1.本实用新型涉及hdmi信号传输分配领域，具体地说是一种信号分配复用传输系统。


背景技术：

2.在医疗影像、工业等特殊应用中，一个计算机系统经常需要连接多台显示终端。并且经常显示终端与计算机系统距离很远，而现有hdmi信号分配器通常只能实现信号分配的功能，允许连接的信号线距离比较短。无法满足长距离传输的需求。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本实用新型提供一种具有远距离传输功能的hdmi信号分配系统。本系统可以通过hdmi分配器，将计算机输出的hdmi信号发送到多台显示器上。hdmi分配器通过输入接口连接计算机显卡，将1路hdmi信号分配为多路hdmi信号，输出接口分别连接到多台显示器。
4.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
5.一种具有远距离传输功能的hdmi信号分配系统，包括顺序连接的切换器、hdmi信号分配器、重定时器组，还包括与切换器相连的ddc切换电路，分别连接hdmi信号分配器和重定时器组的微控制器mcu以及与上述各器件和电路相连的直流电源变换电路；
6.所述切换器具有3个输入端分别连接外部的计算机2路hdmi接口和1路dvi接口；
7.所述ddc切换电路的输出端分别连接若干个外部显示器。
8.所述重定时器组由若干个重定时器组成，每个重定时器的输入端连接hdmi信号分配器，每个重定时器的输出端连接一个外部显示器。
9.所述切换器连接切换按键，所述切换按键通过电阻连接切换器，且串联的换按键和电阻还与另外一个电阻并联。
10.所述切换器采用切换器芯片。
11.所述hdmi信号分配器采用hdmi分配器芯片。
12.所述重定时器采用重定时芯片。
13.所述ddc切换电路包括异或门芯片u2、编码器芯片u4、解码器芯片u5和若干个i2c总线延长器u6；所述异或门芯片u2的输入端分别经电阻连接若干路hdmi输出信号，输出端经编码器芯片u4的3个输出引脚连接解码器芯片u5输入引脚，解码器芯片u4输出若干路使能片选信号；所述i2c总线延长器u6还分别连接外部的计算机采集hdmi输入信号、连接输出显示器采集hdmi输出信号，接收使能片选信号控制若干路hdmi输出信号的切换导通。
14.所述直流电源变换电路输出+5v电源给切换器、异或门芯片u2、编码器芯片u4、解码器芯片u5和i2c总线延长器u6，输出+3.3v电源给hdmi信号分配器、微控制器,输出3.3v和1.2v给重定时器供电。
15.所述微控制器是通过i2c总线连接hdmi信号分配器、若干个重定时器。
16.还包括hdmi输入连接器、hdmi输出连接器；所述切换器通过输入连接器连接外部的计算机，所述若干个重定时器分别通过hdmi输出连接器连接若干个外部显示器。
17.实用新型具有以下有益效果及优点：
18.1、本实用新型采用hdmi分配器芯片，实现一到多分配器功能，即可以同时连接多台显示器。
19.2、本实用新型采用切换器芯片，实现多种输入信号选择功能。最高支持2个hdmi信号和一个dvi信号之间选择。
20.3、本实用新型采用重定时芯片，可以自动调整信号时序，保证输出信号的时序与幅度符合hdmi规范要求。
21.4、本实用新型具有微控制器，可以根据具体需求调整芯片设置。
22.5、本实用新型具有直流电源变换电路，为内部各种电路提供合适的供电，并且具有宽范围输入电压的能力。
附图说明
23.图1是实用新型的硬件连接结构示意图；
24.图2是实用新型的ddc切换电路图；
25.图3是实用新型的切换器电路图。
具体实施方式
26.下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步的详细说明。
27.如图1所示为本实用新型的硬件连接结构图。
28.信号分配系统硬件分为切换器1、hdmi信号分配器2、重定时器3、ddc切换电路4、微控制器(mcu)5和直流电源变换电路(dc/dc)6等部分。
29.1、切换器1部分：如图3，采用切换器芯片，型号为ag7210，切换器芯片的3组输入引脚rx，分别连接到2个输入hdmi连接器和1个dvi连接器上，接收来自不同pc的hdmi/dvi信号。通过切换器芯片对多个输入信号进行选择，实现多输入信号选择功能。切换器芯片的输出引脚连接到hdmi信号分配器芯片的输入引脚。
30.切换器芯片ag7210的rx0dnm/p、rx0ckm/p引脚对分别与hdmi输入连接器1(cn1)的差分输入引脚对d0
‑
d2、ck连接。其rx0hpd引脚通过r30与hdmi输入连接器1(cn1)的hp det引脚连接。其rx0sda、rx0scl分别通过r37、r34与hdmi输入连接器1(cn1)的ddc data、ddc clk引脚连接。
31.切换器芯片ag7210的rx1dnm/p、rx1ckm/p引脚对分别与hdmi输入连接器2(cn2)的差分输入引脚对d0
‑
d2、ck连接。其rx1hpd引脚通过r31与hdmi输入连接器2(cn2)的hp det引脚连接。其rx1sda、rx1scl分别通过r32、r39与hdmi输入连接器2(cn2)的ddc data、ddc clk引脚连接。
32.切换器芯片ag7210的rx2dnm/p、rx2ckm/p引脚对分别与dvi输入连接器(cn3)的差分输入引脚对rxn、rxc连接。其rx2hpd引脚通过r36与dvi输入连接器(cn3)的hp引脚连接。其rx2sda、rx2scl分别通过r33、r40与dvi输入连接器(cn3)的sda、scl引脚连接。
33.切换器芯片ag7210的输出引脚对txdnp/m、txckp/m与hdmi分配器部分的sp_inn、
sp_inc差分信号对连接。其txhpd引脚与hdmi分配器部分的hpd_src_sp信号连接。其txsda/txscl引脚分别通过r23、r22与hdmi分配器部分的sda_ctl、scl_ctl信号连接。
34.切换器芯片ag7210的avdd5引脚通过滤波电容c6
‑
c8以及r80与+5v电源连接。其avdd3引脚与滤波电容c1
‑
c3连接。
35.切换器芯片ag7210的buttonsx_req引脚通过r26、r27与切换开关sw1连接。用户可以通过此按键选择所需要的输入信号。
36.三个信号输入插座的+5v引脚分别通过d6、d8、d9与+5v电源连接。
37.2、hdmi信号分配器2部分：采用hdmi分配器芯片，型号为pi3hdx414，hdmi分配器芯片输入端连接到切换器芯片ag7210的信号输出引脚。分配器芯片的4个输出端分别连接到4个hdmi重定时芯片。实现将1个hdmi信号分割成4个hdmi信号功能；
38.3、hdmi重定时器3部分：采用4个重定时芯片，型号为tmds181。重定时芯片可以自动调整信号时序，保证输出信号的时序与幅度符合hdmi规范要求。重定时芯片输入端连接到分配器芯片对应的输出端口。重定时芯片的输出端连接hdmi信号输出连接器，与显示器连接。
39.4、ddc切换电路4部分，如图2所示，采用异或门芯片u2(型号为cd4011)、优先级编码器u4(型号为sn74ls/hc148)、bcd码转十进制解码器u5(型号为mc14028b)、i2c总线延长器u6(型号为pca9507)芯片，组成ddc切换电路。
40.cd4011的4组输入端(a1/a2/b1/b2/c1/c2/d1/d2)分别经过电阻r3
‑
r5(100r)连接到hdmi输出连接器的4个hpd引脚，以获取4个hdmi输出连接器的连接显示器的状态，并且对hpd信号进行反向。vdd引脚经过电感l1(mpz20125101a)连接+5v电源，经过电容c4(100nf)接地。
41.经过cd4011反向后的状态信号连接到优先级编码器sn74ls/hc148的逻辑输入4
‑
逻辑输入7引脚，sn74ls/hc148进行编码后通过其逻辑输出a
‑
c引脚输出bcd码优先级信号到bcd码转十进制解码器mc14028b芯片的a
‑
c引脚。vcc引脚经过电感l2(mpz20125101a)连接+5v电源，经过电容c8(100nf)接地。
42.mc14028b芯片将编码后的优先级信号进行解码。并且将解码后的优先级信号(即片选使能信号)分别通过q0
‑
q4引脚分别连接到对应的4路i2c总线延长器pca9507的使能端，其中1个引脚作为机内模拟显示器信号用于检测显示器信号是否已连接。vdd引脚经过电感l3(mpz20125101a)连接+5v电源，经过电容c10(100nf)接地。
43.4个pca9507的a端口连接到hdmi信号输入连接器的ddc(i2c)引脚，b端连接到对应hdmi信号输出连接器的ddc(i2c)引脚。通过优先级识别后，保证仅有优先级高的显示器可以与pc进行ddc通讯。并且pca9507具有信号延长功能，实现远距离信号的传输。vcca引脚经过电感l4(mpz20125101a)连接+5v电源，经过电容c11(100nf)和c15(100nf)并联后接地。vccb引脚经过电感l4(mpz20125101a)连接+5v电源。还分别经过电阻r20(10k)、r21(10k)、r22(3k)、r23(3k)连接scla端口、scaa端口、sclb端口、scab端口。
44.5、微控制器5部分：采用stm32f103微控制器芯片。控制器的i2c接口分别连接到重定时器和信号分配器芯片的控制引脚，通过i2c总线，可以根据具体需求调整芯片设置。
45.6、直流电源变换电路6部分：采用宽范围输入电压的直流变换芯片(rt8279/lm22670)，为内部各种电路提供合适的供电，并且具有5.5
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36v宽范围输入电压的能力。直
流电源变换电路6输出+5v电源给切换器芯片u1、异或门芯片u2、编码器芯片u4、解码器芯片u5和i2c总线延长器u6。均衡器1、hdmi信号分配器2需要3.3v供电、重定时器3需要3.3v和1.2v供电、微控制器5需要3.3v供电。
46.本实用新型可以实现以下功能及特点：最多分配4台显示器；多显示器扩展功能；可以增强输入、输出信号线的长度；具有宽范围电源输入电压能力；自动切换输出显示器的ddc通道。