OPS-C插卡式高清音视频光端机的制作方法

本实用新型涉及一种符合ops-c规范的光端机，具体地说是一种符合ops-c信号接口规范和外观结构规范、能够利用光纤远距离传输高清视频、音频、控制信号的的光端机。

背景技术：

ops(openpluggablespecification)是一种计算模块插件格式，可用于为平板显示器增加计算能力。该格式于2010年由nec、英特尔和微软首次公布。ops格式的计算模块可在基于intel和arm的cpu上运行，运行的操作系统包括microsoftwindows和googleandroid。

2010年，intel联合nec等公司提出开放式可插接规范，主要面向数字标牌及交互一体式白板应用，可帮助将计算系统以可插模块的方式轻松、标准地集成至显示面板。2014年，inel在中国推出ops-c(openpluggablespecification-china)标准，更加适合中国的ops标准，针对教育和商务一体交互电子白板和零售数字标牌市场需要提供统一的、具有更高经济效益的解决方案。在数字标牌中使用ops的主要好处是通过在发生故障时更换计算模块非常容易，从而减少停机时间和维护成本。

目前，ops-c的计算模块完全封装在180mmx119mmx30mm的盒子中，采用jaetx25插头和tx24插座。80针触点。接口包含电源，hdmi/dvi和displayport，音频，usb2.0/3.0，uart，ops控制信号。ops-c电脑和屏体接口为80pin插头,模块尺寸(机身)为180宽(不含固定螺丝耳)x41.8厚x20ops智能显示屏比较适合应用在政府机关和新闻媒体，广告发布、教育领域、交通行业、电信行业和公安消防领域，比如说公安系统或者军队系统需要在不同的地点设置临时分析站，如果采用传统的模块显示屏将会在运输和组装方面带来非常高的难度。如果使用ops智能显示屏，则可以快速方便的采用插拔组装的方式布置显示屏,从而提高了效率，增加了屏幕实用性。

但是随着ops接口的显示器的使用越来越广泛，一部分局限性也显示出来，尤其是前端ops卡的cpu运算能力有限，无法运算大型、复杂的系统。所以为了利用ops接口的便捷性、通用性，同时又可以具有后端应用系统的对运算能力，需要将显示屏内的ops插卡的计算机模块改成光传输模块。将后端服务器系统运算后的显示、音频和控制信号，在服务器内部直接转为光信号，通过光纤传输到前端；因此，亟需一种符合ops规格的光端机，实现信号转换以及传输。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对ops接口的显示器应用中，数据传输和转换的问题，提出一种符合ops-c接口规范、利用光纤远程传输ops-c接口内信号的光端机；能够提高ops显示屏体内的ops插卡的性能，拓展具有ops插槽的显示屏的应用场合。

本实用新型的技术方案是：

本实用新型提供一种ops-c插卡式高清音视频光端机，它包括ops发射机和ops接收机，且ops发射机和ops接收机成对使用；所述ops发射机的插头与对应信号源的ops插座设备相连，ops发射机通过光纤与远端ops接收机相连，所述ops-c接收机插接在显示屏的ops插槽中，将光信号转为对应的信号，从ops-c接口输出，与显示屏内的ops插座相连。

进一步地，所述的ops发射机包括ops-c信号输入连接器j1、高清视频环路输出口j2，三个瞬态保护器tvs1～tvs3、数据缓冲及分配芯片u2、高清视频信号并/串转换芯片u1、视频数据发射光模块f1、rs232/ttl信号转换模块u6，立体声音频/ttl信号转换模块u7，多业务信号复用/解复用cpld芯片u4，并/串信号转换器u5，复用信号收发光模块f2，发射机波分复用器cwdm1和发射机光接口ft1；

所述的ops-c信号输入连接器j1作为ops-c发射机的信号接入端接信号源的高清视频信号vt1，ops-c信号输入连接器j1的视频信号输出端与瞬态保护器tvs2的输入端相连，转换为高清视频信号vt2，瞬态保护器tvs2的输出端与数据缓冲及分配芯片u2的输入端相连，对视频信号进行缓冲和整形，复制为2路同样的视频信号vloop和vt3；数据缓冲及分配芯片u2输出视频信号vloop至瞬态保护器tvs1，之后从高清视频环路输出口j2输出，数据缓冲及分配芯片u2输出视频信号vt3至高清视频信号并/串转换芯片u1的输入端，高清视频信号并/串转换芯片u1将高清视频信号的4路tmds信号g、r、b、clk转换为高速串行信号vdout，输出至视频数据发射光模块f1，转为波长为λ1的光信号，视频数据发射光模块f1的输出端与发射机波分复用器cwdm1的一输入端相连；

同时，ops-c信号输入连接器j1与瞬态保护器tvs3连接，输出1路立体声模拟音频信号at1和1路控屏信号，所述的瞬态保护器tvs3与rs232/ttl信号转换模块u6相连，将控屏信号转为ttl电平格式的d3信号，rs232/ttl信号转换模块u6的输出端与多业务信号复用/解复用芯片u4的对应输入端相连；所述瞬态保护器tvs3输出经过信号保护后的立体声音频信号at2至立体声音频/ttl信号转换模块u7，转为ttl电平格式的at3信号，立体声音频/ttl信号转换模块u7的输出端与多业务信号复用/解复用芯片u4的对应输入端相连；多业务信号复用/解复用芯片u4对送入的d3和at3信号进行多业务复合，输出并行信号tdout1和tdin1信号至并/串转换器u5，产生串行信号tdout2和tdin2，所述并/串转换器u5连接复合信号收发光模块f2，所述的复合信号收发光模块f2将输入信号光电转换为λ2、λ3波长的光信号，复合信号收发光模块f2的输出端与发射机波分复用器cwdm1的对应输入端相连；通过发射机波分复用器cwdm1将波长为λ1、λ2和λ3的光信号合在一芯光纤上，通过发射机光接口ft1传输。

进一步地，ops发射机还包括ddc本地读取存储模块u3和状态显示模块led1，所述的ddc本地读取存储模块u3与数据缓冲及分配芯片u2相连，所述的状态显示模块led1与多业务信号复用/解复用cpld芯片u4相连。

进一步地，ops接收机包括ops-c信号输出连接器j3、高清视频分配输出口j4，三个瞬态保护器tvs4～tvs6、数据缓冲及分配芯片u9、高速视频信号串/并转换芯片u8、视频数据发射光模块f3、多业务信号复用/解复用cpld芯片u10，串/并信号转换器u11，ttl/rs232信号转换模块u12，ttl/立体声音频信号转换模块u13，复用信号收发光模块f4，接收机波分复用器cwdm2和接收机光接口fr1；

所述的ops接收机的接收机光接口fr1作为ops接收机的信号输入端连接外部光纤，接收光纤上的光信号，接收机光接口fr1的输出端与接收机波分复用器cwdm2相连，通过波分复用器cwdm2后分解出为λ1、λ2、λ3波长的光信号；

其中，波长为λ1的光信号输出至视频接收光模块f3，视频接收光模块f3的输出端与高速视频信号串/并转换芯片u8的输入端相连，输出视频串行信号vdin1，高速视频信号串/并转换芯片u8转换为4路tmd高清视频信号vr3输出至数据缓冲及分配芯片u9，所述的数据缓冲及分配芯片u9输出2路高清视频信号vp2和vr2，且两信号输出端分别与瞬态保护器tvs4、tvs5的对应信号输入端相连，两瞬态保护器tvs4、tvs5的输出端分别与高清视频分配输出口j4、ops-c输出连接器j3的对应输入端相连，所述的ops-c连接器j3将信号连接到接收端的显示屏内；

波长为λ2、λ3的光信号输出至复用信号收发光模块f4，复用信号收发光模块f4将前述光信号转换为串行信号vdout2和rdin2，复用信号收发光模块f4与串并转换器u11相连，所述串并转换器u11将串行信号转换为并行信号rdout1和rdin1，且串并转换器u11与多业务信号复用/解复用cpld芯片u10相连，所述的多业务信号复用/解复用cpld芯片u10将接收的信号分解出ttl音频信号ar3和ttl控制信号d6；其中，ttl控制信号d6连接ttl/rs232信号转换模块u12，所述的ttl/rs232信号转换模块u12与瞬态保护器tvs6相连，瞬态保护器tvs6的控屏信号端与ops-c输出连接器j3的对应端口连接；ttl音频信号ar3连接ttl/立体声音频信号转换模块u13，所述的ttl/立体声音频信号转换模块u13与瞬态保护器tvs6相连，瞬态保护器tvs6的立体声信号输出端与ops-c输出连接器j3的对应信号输入端相连。

进一步地，所述的ops接收机还包括状态显示模块led2，所述的状态显示模块led2与多业务信号复用/解复用cpld芯片u10相连。

进一步地，所述的ops发射机和ops接收机的外观尺寸和信号接口均符合ops-c的标准规范，能够直接插入信号源的插槽内以及服务器、pc的插槽内。

进一步地，所述的ops发射机还包括dc/dc电源转换模块p1，ops接收机还包括dc/dc电源转换模块p2；ops发射机和ops接收机的电源分别通过ops-c信号输入连接器j1和ops-c信号输出连接器j2的ops-c的接口中获得，电源接入到光端机后，通过对应的dc/dc电源转换模块，转换出dc5v、dc3.3v和dc2.5v的电压，作为内部相应的芯片的工作电压。

本实用新型的有益效果：

本实用新型可以在服务器或pc机的插槽内使用，将音视频、控制信号转换为光信号号，通过光纤远距离传输到远端显示屏的ops插槽内，这样服务器或pc机的音视频、控制信号可以直接提供给ops显示器使用；实现了信号源和显示屏之间的全光连接，可以利用应用服务器或pc强大的运算能力和控制能力，与ops显示屏结合，大大提高了显示屏的显示能力，强化了控制中心对远端显示屏显示内容的控制能力，同时也提高了系统传输过程中的抗电磁干扰能力。

本实用新型的光端机无需软件设置，支持即插即用功能，支持热插拔，单模单纤传输，以便简化安装和维护。

本实用新型将视频源的高清数字视频(hdmi、dvi、dp)、立体声音频、双向控制信号转换为光信号，利用光纤远距离传输给显示屏内的ops光接收机，转换出图像、声音和控制信号给显示器直接显示；能够被广泛应用于广告发布、信息发布、地铁机场pis系统等，尤其是一些电磁环境复杂的使用环境。

本实用新型的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本实用新型示例性实施方式进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本实用新型示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了结构示意图。

图2示出了本实用新型中ops光发射机的原理框图。

图3示出了本实用新型中ops光接收机的原理框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型的优选实施方式。虽然附图中显示了本实用新型的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。

如图1所示，一种ops-c插卡式高清音视频光端机，包括ops发射机和ops接收机，ops发射机和ops接收机成对使用。发射机的信号输入端ops接口插头与对应的信号源设备的ops接口插座相连，发射机通过光接口与光纤，光纤的另一端与接收机的接光口相连，接收机的信号输出端ops接口插头与显示屏内的ops插座连接。

如图2所示，信号输入连接器j1采用标准的opc-c物理插头80pinjaetx25；高清视频环路输出口j2采用通用的dvi-i、hdmi、dp接口；接口瞬态保护器(tvs1～tvs3)采用高速tvs整列芯片(优恩公司ulc0514p)、数据缓冲及分配芯片(型号可为ep9132)。高速视频并/串转换芯片u1采用smart-core(芯智科技)sd1502芯片、视频数据发射光模块f1采用通用的12.5g光模块、信号复用和解复用cpld芯片u4采用xilinx公司的xc95144xlpq100，rs232信号/ttl转换模块u6可以采用sipex公司的转换芯片sp202，立体声音频/ttl转换模块u7采用bb(burr-brown)公司的pcm1800e，并行/串行信号转换器u5采用瑞盟科技的ms1023，复用信号收发光模块f2采用155m的通用光模块，发射机波分复用器cwdm1采用3个波长(λ1、λ2、λ3)、发射机光纤连接器ft1采用通用的fc、sc、lc、st的光接口、ddc本地读取存储模块u3采用通用的4kbit容量的serialeeprom，状态显示模块采用通用红绿色led灯组；

ops-c光端机发射机将ops-c接口内的高清视频信号vt1，经过瞬态保护器tvs2保护后，变为高清视频信号vt2，接入数据缓冲及分配芯片u2，视频信号被缓冲和整形后，复制为2路同样的视频信号：vloop和vt3，vloop经过接口瞬态保护器后，从高清视频环路输出口j2输出，高清视频vt3信号送入高清视频并/串转换芯片u1，将高清视频信号的4路tmds信号(g、r、b、clk)转换为高速串行信号vdout，然后送入视频数据发射光模块，转为波长为λ1光信号，光信号比送入发射机波分复用器cwdm1，与其他波长合在一芯光纤内，通过发射机光接口传输。

同时ops-c输入连接器j1内的1路立体声模拟音频at1和1路rs232双向串行通信信号d1，连接到瞬态保护器tvs3。经过信号保护后的rs232控屏信号d2，经过rs232/ttl信号转换模块u6，转为ttl电平格式的d3信号，送入信号复用/解复用芯片u4。经过信号保护后的立体声音频信号at2，经过立体声音频/ttl信号转换模块u7，转为ttl电平格式的at3信号，送入信号复用/解复用芯片u4，u4对送入的d3和at3信号进行多业务复合，输出并行信号tdout1和tdin1信号，经过并/串转换器u5，产生串行信号tdout2和tdin2，然后连接复合信号收发光模块f2，光电转换为λ2、λ3波长的光信号，通过波分复用器cwdm1后合在一芯光纤，通过发射机光接口ft1传输。

另外ops发射机内的数据缓冲及分配芯片u2通过i2c-1总线连接到高清视频环路输出口j2，可以通过专利技术从j2上读取外接显示屏的ddc信息，并且u2通过i2c-3总线保存在ddc本地读取与存储模块u3中；视频源通过j1接口的i2c-2总线连接到u2，在视频源通电开机时，u2通过i2c-3总线从存储器中读取存储器内的ddc信息，然后通过i2c-2总线提供给显示信号源(服务器或pc的显卡)。

同样，信号复用/解复用芯片u4可以通过输入脚收集ops-c输入连接器j1视频源，音频源、控制数据，f1、f2光模块、以及u1芯片的工作状态，并通过u4的输出脚驱动led显示模块led1，显示发射机端口和系统的工作状态。

如图3所示，ops-c信号输出连接器j3采用标准的opc-c物理插头80pinjaetx25；高清视频分配输出口j4采用通用的dvi-i、hdmi、dp接口；接口瞬态保护器(tvs4～tvs6)采用高速tvs整列芯片(优恩公司ulc0514p)，数据缓冲及分配芯片u9(型号可采用ep9132)。高速视频串/并转换芯片u8采用smart-core(芯智科技)sd1512芯片、视频接收光模块f3采用通用的12.5g接收光模块、信号复用和解复用cpld芯片u10采用xilinx公司的xc95144xlpq100，rs232信号/ttl转换模块u12采用sipex公司的转换芯片sp202，立体声音频/ttl转换模块u13采用bb(burr-brown)公司的pcm1728，并行/串行信号转换器u5采用瑞盟科技的ms1023，复用信号收发光模块f4采用155m的通用光模块，接收机波分复用器cwdm2采用3个波长(λ1、λ2、λ3)、接收机光纤连接器fr1采用通用的fc、sc、lc、st的光接口，状态显示模块采用通用红绿色led灯组；

ops接收机的光接口fr1连接外部光纤，接收光纤上的光信号，通过波分复用器cwdm2后分解出为λ1、λ2、λ3波长的光信号。其中λ1波长的光信号经过视频接收光模块f3，经过光电转换转换为视频串行信号vdin1，该信号被连接到高清视频串/并转换芯片u8，转换为4路tmd高清视频信号(vr3)输出，连接到数据缓冲和分配芯片u9，数据被分配成2路高清视频信号vp2和vr2，同时信号整形和增强驱动能力，2路高清视频信号vp2和vr2分别通过瞬态保护器tvs4和tvs5，防雷保护后，连接到高清视频分配输出口j4和ops-c输出连接器j3，ops-c连接器j3将信号连接到显示屏内。

cwdm2波分复用器分出的λ2、λ2波长的光信号接到复用信号收发光模块f4，经过光电转换转换为串行信号vdout2和rdin2,连接串并转换器u11，转为并信号rdout1和rdin1，连接到多业务信号复用和解复用芯片u10，u10将复用的信号分解出ttl音频信号ar3和ttl控制信号d6。其中d6信号连接ttl/rs232信号转换模块u12，将信号转换为rs232规范的控屏信号d5，通过瞬态保护器tvs6后，rs232控屏信号d4连接到ops-c输出连接器j3。其中ar3信号连接ttl/立体声音频信号转换模块u13，将信号转换为立体声音频信号ar2，通过瞬态保护器tvs6后，立体声音频信号ar1连接到ops-c输出连接器j3。

同样，多业务信号复用/解复用芯片u10可以通过输入脚收集ops-c输出连接口j3视频输出，音频输出、控制数据，f1、f2光模块、以及u8芯片的工作状态，并通过u10的输出脚驱动led显示模块led2，显示接收机端口和系统的工作状态。

ops发射机的多业务信号复用/解复用芯片u4内含ops发射机嵌入式程序，该嵌入式程序是调试完毕后被固化在cpld芯片u4内部，主要完成控屏信号和音频信号的复用和解复用，使得多种业务信号与可以利用时分复用技术复合在一起，然后利用1芯光纤传输；同时该嵌入式程序还可以收集发射机的信号端口、光信号、内部芯片的工作状态，实时传输给led状态模块显示。

ops接收机的多业务信号复用/解复用芯片u10内含ops接收机嵌入式程序，该嵌入式程序是调试完毕后被固化在cpld芯片u10内部，主要完成控屏信号和音频信号的复用和解复用，使得多种业务信号与可以利用时分复用技术复合在一起，然后利用1芯光纤传输；同时该嵌入式程序还可以收集接收机的信号端口、光模块、内部芯片的工作状态，实时传输给led状态模块显示。

本实用新型专利产品可以在服务器或pc机的插槽内，将音视频、控制信号转换为光信号号，通过光纤远距离传输到远端显示屏的ops插槽内，这样服务器或pc机的音视频、控制信号可以直接提供给ops显示器使用。实现了信号源和显示屏之间的全光连接，这样可以利用应用服务器或pc强大的运算能力和控制能力，与ops显示屏结合，大大提高了显示屏的显示能力，强化了控制中心对远端显示屏显示内容的控制能力，同时也提高了系统传输过程中的抗电磁干扰能力。该光端机无需软件设置，支持即插即用功能，支持热插拔，单模单纤传输，以便简化安装和维护。以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。