專利名稱：數(shù)字電視信號(hào)智能監(jiān)控應(yīng)急切換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電子信息領(lǐng)域中的視音頻技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型涉及一種數(shù)字電視倍^ 智能切換系統(tǒng)所使用的信號(hào)監(jiān)控應(yīng)急切換電路。
技術(shù)背景
傳統(tǒng)的信號(hào)應(yīng)忽切換上嬰依靠手工實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)的主要方式有跳線方式或矩陣w換方式。
冃iTif市場(chǎng)上存在的一些信號(hào)切換設(shè)備大多只能檢測(cè)信號(hào)的通斷、有無，無法對(duì)信S-的內(nèi)部佶 息進(jìn)行深入分析。要實(shí)現(xiàn)碼流信號(hào)的分析、切換功能，按照傳統(tǒng)的方式至少需要2-3顆芯片 即信號(hào)串并轉(zhuǎn)換芯片+信號(hào)分析處理芯片+切換芯片才能完成，電路繁雜El成本高。
本實(shí)用新型的所采用的技術(shù)是基于ISO/IEC 13818 (MPEG-2)信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)的TS流信號(hào)、 SMPTE259M/292M/272M的SDI信號(hào)和基于TR101 2卯標(biāo)準(zhǔn)的碼流信號(hào)檢測(cè)技術(shù)，以及基于 FPGA的數(shù)字信^分析技術(shù)。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是提供一種數(shù)字電視信號(hào)智能監(jiān)控應(yīng)急切換電路。本實(shí)用新型釆用 了 90nm大規(guī)模FPGA技術(shù)，在單芯片內(nèi)即實(shí)現(xiàn)了信號(hào)串并轉(zhuǎn)換、信號(hào)分析處理、信g切換 三大功能，通過軟件設(shè)定可以檢測(cè)碼流中斷、同歩錯(cuò)誤、碼流內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)節(jié)目的PID有 無等，按照TR101 2卯標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)對(duì)第一級(jí)系統(tǒng)故障的檢測(cè)分析報(bào)警，根據(jù)設(shè)定條件進(jìn)行自動(dòng) 應(yīng)急切換，并且切換速度可以在0-200秒之間設(shè)定，應(yīng)用非常靈活。獨(dú)創(chuàng)的kd報(bào)警通訊總線 能夠及時(shí)提供監(jiān)測(cè)記錄及報(bào)警信息。本實(shí)用新型還具有碼流墊播功能，更好的保障電視信號(hào) 的安全播出。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是， 一種數(shù)字電視信號(hào)智能監(jiān)控應(yīng)急切換電路，山可編和邏 輯控制器FPGA (9),輸入均衡電路(8)，電纜驅(qū)動(dòng)器(11)、電纜驅(qū)動(dòng)器(12)，單片機(jī)(10) 等部分組成。其中三組輸入均衡電路(8)分別連接到FPGA (9)上，F(xiàn)PGA (9)同時(shí)與舉 片機(jī)(10)、電纜驅(qū)動(dòng)器(11)和電纜驅(qū)動(dòng)器(12)連接。FPGA (9)、電纜均衡器(3)、電 纜驅(qū)動(dòng)器(11)、電纜驅(qū)動(dòng)器(12)和單片機(jī)(10)均通過kd報(bào)警通訊總線(18)與外部控 制板相連接。
輸入均衡電路(8)由匹配電阻(1)、地線(7)和耦合電容(2)組成的信號(hào)輸入電路， 由耦合電容(4)、耦合電容(6)和匹配電阻(5)組成的差分輸出電路，以及與輸入、輸出 電路相連接的電纜均衡器(3)組成。三組輸入均衡電路結(jié)構(gòu)相同，分別對(duì)應(yīng)主路輸入、備路輸入和墊播輸入。
電纜均衡器(3)型號(hào)是National公司生產(chǎn)的LMH0344、 LMH0034、 LMH0024、 CLC014 或CLC034， Gennum公司生產(chǎn)的GS卯24、 GS卯64 (A)或GS1524 (A)， Mindspeed公HJ生 產(chǎn)的M21214或M21204。
可編程邏輯控制器FPGA (9)是Altera公司的Cyclone系列FPGA或Xilinx公司生產(chǎn)的 Spartan系列FPGA芯片。
電纜驅(qū)動(dòng)器(11)和電纜驅(qū)動(dòng)器(12)型號(hào)是National公司生產(chǎn)的CLC007、 LMH0001/2 或LMH0302， Gennum公司生產(chǎn)的GS卯28 (A)、 GS1528或GS卯68， Mindspeed公司生產(chǎn) 的M21218或M21208。
單片機(jī)(10)型號(hào)是LPC932或89C5x系列芯片。
匹配電阻(1)、匹配電阻(5)、匹配電阻(13)、匹配電阻(15)和匹配電阻(16)值是 10Q-1000Q ,耦合電容(2)、耦合電容(4)、耦合電容(6)、耦合電容(14)和耦合電容(17) 值是100nF 10000nF。
本實(shí)用新型的有益效果是，解決了數(shù)字電視前端多種信號(hào)源的信號(hào)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、智能檢測(cè)、 應(yīng)急自動(dòng)切換的問題。本實(shí)用新型以單個(gè)FPGA芯片實(shí)現(xiàn)了以往需要由多個(gè)芯片構(gòu)成的繁雜 電路才能實(shí)現(xiàn)的碼流信號(hào)分析、處理、切換功能；通過軟件設(shè)定可以檢測(cè)碼流中斷、同歩錯(cuò) 誤、碼流內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)節(jié)目的PED有無等，按照TR101290標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)對(duì)第一級(jí)系統(tǒng)故障的 檢測(cè)分析，采用了 "模板匹配"技術(shù)，根據(jù)每個(gè)信號(hào)的特點(diǎn)可以給出與之匹配的參數(shù)，并允 許合理的誤差范圍，使信號(hào)檢測(cè)更準(zhǔn)確，有效避免出現(xiàn)信號(hào)的誤切換，最終實(shí)現(xiàn)了智能檢測(cè)； 增加了kd報(bào)警通訊總線，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)到信號(hào)的狀態(tài)，及時(shí)報(bào)警，同時(shí)提供監(jiān)測(cè)記錄及報(bào)瞀 信息；采用的FPGA核心處理單元處理速度非?？欤梢宰罡呙棵?50MHz的速度進(jìn)行運(yùn)算 處理，加上優(yōu)化的算法，使電路具有切換時(shí)間短、切換速度快的優(yōu)點(diǎn)，有效的實(shí)現(xiàn)了應(yīng)急切 換；本實(shí)用新型還提供了碼流墊播功能，更好的保障的數(shù)字電視信號(hào)的安全播出。

圖l是本實(shí)用新型的電路原理圖。
圖中1、匹配電阻，2、耦合電容，3、電纜均衡器，4、耦合電容，5、匹配電阻，6、耦 合電容，7、地線，8、輸入電纜均衡電路，9、 FPGA， 10、單片機(jī)，11、電纜驅(qū)動(dòng)器，12、 電纜驅(qū)動(dòng)器，13、匹配電阻，14、耦合電容，15、匹配電阻，16、匹配電阻，17、耦合電容， 18、 kd報(bào)警通訊總線。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)-歩說明如下
電纜均衡器(3)選用美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體National公司生產(chǎn)的CLC034自適應(yīng)電纜均衡器， 核心處現(xiàn)芯片F(xiàn)PGA (9)選用Altera公司生產(chǎn)的EP2C5T144C8，單片機(jī)(10)選片j PHILIPS 公司生產(chǎn)的P89LPC932，電纜驅(qū)動(dòng)器(ll)、電纜驅(qū)動(dòng)器(12)選用美國(guó)W家f:導(dǎo)體公司生產(chǎn) 的CLC007，匹配電阻(1)值為75Q，耦合電容(2)、耦合電容(14)和耦合電容(17)值 為lnF，耦合電容(4)和耦合電容(6)值為4.7ixF，匹配電阻(5)和匹配電阻(15)阻 位為IOOQ，匹配電阻(13)和匹配電阻(16)阻值為150Q。
信號(hào)進(jìn)入電路板，首先由和地線(7)連接的電阻(1)進(jìn)行阻抗匹配，而后由耦合電容 (2)進(jìn)行直流電平轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)入電纜均衡器(3)，電纜均衡器(3)對(duì)輸入信3進(jìn)行均衡 放人，并將單極性信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)輸出。由電纜均衡器(3)輸出的差分信^由電容(4) 和電容(6)進(jìn)行直流電平轉(zhuǎn)換，由匹配電阻(5)調(diào)整輸出幅度后送入FPGA (9)。 FPGA (9) 首先對(duì)輸入差分信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)和時(shí)鐘恢復(fù)并將其轉(zhuǎn)換為速率為27MHz的8位并行數(shù)據(jù)，此數(shù) 據(jù)隨后進(jìn)入FIFO存儲(chǔ)器進(jìn)行存儲(chǔ)，F(xiàn)PGA (9)內(nèi)部的核心處理單元丌始對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析， 并按照ISO/IEC 13818和TR101 290標(biāo)準(zhǔn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和處理，提取出碼流的PID數(shù)值。 其中FPGA (9)對(duì)ASI信號(hào)可進(jìn)行PAT、 PMT分析，PID檢測(cè)，對(duì)SDI信號(hào)可進(jìn)行EAV、 SAV、 EDH檢測(cè)以及色度亮度和內(nèi)容分析。FPGA (9)對(duì)數(shù)據(jù)分析處理完成后，將結(jié)果通過 控制總線傳送給單片機(jī)(10)，單片機(jī)(10)中預(yù)設(shè)了與信號(hào)相匹配的參數(shù)，單片機(jī)(10)將 FPGA (9)處理分析的結(jié)果與用戶預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較給出信號(hào)支持或異常的標(biāo)記。
如果信號(hào)正常，F(xiàn)PGA芯片(9)則輸出差分信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)過匹配電阻(13)、匹配電 阻(15)、匹配電阻(16)、耦合電容(14)和耦合電容(17)調(diào)幅去耦后進(jìn)入電纜驅(qū)動(dòng)器(11) 和電纜驅(qū)動(dòng)器(12)，電纜驅(qū)動(dòng)器(11)和電纜驅(qū)動(dòng)器(12)將信號(hào)驅(qū)動(dòng)分配輸出。
如果信號(hào)異常，單片機(jī)(10)則通過kd報(bào)警通訊總線(18)啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警并將監(jiān)測(cè)結(jié) 果和報(bào)警信息傳送給控制板及上位計(jì)算機(jī)。同時(shí)單片機(jī)(10)控制FPGA (9)進(jìn)行應(yīng)急自動(dòng) 切換，即在主路信號(hào)出現(xiàn)問題時(shí)自動(dòng)切換至備路信號(hào)，在主備路都有問題時(shí)則自動(dòng)墊播或者 產(chǎn)生出輔助信號(hào)，在主路信號(hào)恢復(fù)時(shí)還可以自動(dòng)恢復(fù)回主路信號(hào)。切換速度可以通過軟件在 0-200秒之間設(shè)定。
本實(shí)用新型采用硬件技術(shù)直接實(shí)現(xiàn)對(duì)高速數(shù)字流的監(jiān)測(cè)。通過多功能芯片的使用，使信 ^鎖相、串并轉(zhuǎn)換、打包分組以及信號(hào)監(jiān)測(cè)皆通過硬件實(shí)現(xiàn)，大大提高了檢測(cè)速度，通過>'載不同程序，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)SDI和ASI信號(hào)的監(jiān)測(cè)。具有體積小，智能化程度髙以及分析深入 的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求1、一種數(shù)字電視信號(hào)智能監(jiān)控應(yīng)急切換電路，主要由可編程邏輯控制器FPGA(9)、輸入均衡電路(8)、電纜驅(qū)動(dòng)器(11)、電纜驅(qū)動(dòng)器(12)和單片機(jī)(10)組成，其特征在于，三組輸入均衡電路(8)分別連接到FPGA(9)上，F(xiàn)PGA(9)同時(shí)與恤片機(jī)(10)、電纜驅(qū)動(dòng)器(11)和電纜驅(qū)動(dòng)器(12)連接，F(xiàn)PGA(9)、電纜均衡器(3)、電纜驅(qū)動(dòng)器(11)、電纜驅(qū)動(dòng)器(12)和單片機(jī)(10)均通過kd報(bào)警通訊總線(18)與外部控制板相連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字電視信號(hào)智能監(jiān)控應(yīng)急切換電路，其特征在f，所述 的輸入均衡電路(8)包括由匹配電阻(1)、地線(7)和耦合電容(2)順序連接組成的倍號(hào) 輸入電路，由耦合電容(4)、耦合電容(6)和匹配電阻(5)順序連接組成的差分輸出電路， 以及與輸入、輸出電路相連接的電纜均衡器(3)，三組輸入均衡電路結(jié)構(gòu)相同。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種數(shù)字電視信號(hào)智能監(jiān)控應(yīng)急切換電路，其特征在于， 所述電纜均衡器(3)的型號(hào)是National公司生產(chǎn)的LMH0344、 LMH0034、 LMH0024、 CLC014 或CLC034， Genn腿公司生產(chǎn)的GS卯24、 GS卯64 (A)或GS1524 (A)， Mindspecd公5;)生 產(chǎn)的M21214或M21204。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字電視信號(hào)智能監(jiān)控應(yīng)急切換電路，其特征在亍，所述 的電纜驅(qū)動(dòng)器(11)和電纜驅(qū)動(dòng)器(12)的型號(hào)是National公司生產(chǎn)的CLC007、 LMH000I/2 或LMH0302, Gennum公司生產(chǎn)的GS9028 (A)、 GS1528或GS9068, Mindspeed公司生產(chǎn) 的M21218或M21208。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字電視信號(hào)智能監(jiān)控應(yīng)急切換電路，其特征在于，所述 的可編程邏輯控制器FPGA (9)是Altera公司生產(chǎn)的Cyclone系列FPGA或Xilinx公司生產(chǎn) 的Spartan系列FPGA芯片，所述的單片機(jī)(10)型號(hào)是LPC932或89C5x系列芯片。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種數(shù)字電視信號(hào)智能監(jiān)控應(yīng)急切換電路，其特征在亍， 所述的匹配電阻(1)、匹配電阻(5)、匹配電阻(13)、匹配電阻(15)和匹配電阻(16)值 是10Q 1000Q,所述的耦合電容(2)、耦合電容(4)、耦合電容(6)、耦合電容(14)和 耦合電容(17)值是100nF 10000nF。
專利摘要一種數(shù)字電視信號(hào)智能監(jiān)控應(yīng)急切換電路，屬于電子信息領(lǐng)域中的視音頻技術(shù)領(lǐng)域。包括可編程邏輯控制器FPGA，三組輸入均衡電路，電纜驅(qū)動(dòng)器，單片機(jī)等部分。三組輸入均衡電路連接到FPGA，F(xiàn)PGA同時(shí)與單片機(jī)、電纜驅(qū)動(dòng)器連接。FPGA、電纜均衡器、電纜驅(qū)動(dòng)器和單片機(jī)均通過kd報(bào)警通訊總線與外部控制板相連接。輸入均衡電路包括由電阻、地線和電容順序連接組成的信號(hào)輸入電路，由兩個(gè)電容和一個(gè)電阻順序連接組成的差分輸出電路，以及與輸入、輸出電路相連接的電纜均衡器。本實(shí)用新型的有益效果是，解決了數(shù)字電視前端多種信號(hào)源的信號(hào)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、智能檢測(cè)、應(yīng)急自動(dòng)切換等問題，具有電路簡(jiǎn)單，檢測(cè)精度高，切換速度快等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04N7/64GK201303398SQ200820218699
公開日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2008年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月24日
發(fā)明者劉興華, 周春雷 申請(qǐng)人:大連科迪視頻技術(shù)有限公司