一种动态画面自动分割分发器论文和设计-徐有荪

全文摘要

一种动态画面自动分割分发器，其特征是由壳体1及其上安装的数据处理主板2、电源联接线5、风扇6、电源转换板7和盖板8组成；主板启动时，控制程序和参数设置由SD卡和座2‑8中调出至各主控芯片；主网络视频信号由输入RJ45座2‑2经百兆\/千兆接口集成电路2‑4和控制微处理器2‑6写入SDRAM存贮器2‑9；按控制微处理器2‑6控制时序，FPGA逻辑阵列集成电路2‑7将SDRAM存贮器2‑9的数据分割发送至各百兆接口集成电路2‑5，再由百兆接口集成电路2‑5经输出RJ45座2‑1向子网络发送已分割的视频数据信号；本实用新型采用硬件电路方式进行视频画面的分割和分发，提高视频画面的分割速度和分发速度，解决视频画面分割与分发处理时速度的问题。

主设计要求

1.一种动态画面自动分割分发器，其特征是由壳体(1)及其上安装的数据处理主板(2)、电源联接线(5)、风扇(6)、电源转换板(7)和盖板(8)组成；数据处理主板(2)用A螺钉(3)固定在壳体(1)上,电源转换板(7)用D螺钉(10)固定在壳体(1)上，风扇(6)用B螺钉(4)固定在壳体(1)上,电源联接线(5)联接数据处理主板(2)的主板电源插座(2-12)和电源转换板(7)的电源板输出插座(7-7)，盖板(8)采用C螺钉(9)和E螺钉（11）固定在壳体(1)上。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种动态画面自动分割分发器，其特征还在于数据处理主板(2)上装有输出RJ45座(2-1)、输入RJ45座(2-2)、USB座(2-3)、百兆\/千兆接口集成电路(2-4)、百兆接口集成电路(2-5)、控制微处理器(2-6)、FPGA逻辑阵列集成电路(2-7)、SD卡和座(2-8)、SDRAM存贮器(2-9)、线性1V稳压器(2-10)、线性1.5V稳压器(2-11)、主板电源插座(2-12)和主板安装孔(2-13)；控制程序和参数设置信号由USB座(2-3)、控制微处理器(2-6)存入SD卡和座(2-8)中；主板启动时，控制程序和参数设置由SD卡和座(2-8)中调出，写入百兆\/千兆接口集成电路(2-4)、百兆接口集成电路(2-5)、控制微处理器(2-6)、FPGA逻辑阵列集成电路(2-7)；主网络视频信号由输入RJ45座(2-2)经百兆\/千兆接口集成电路(2-4)和控制微处理器(2-6)写入SDRAM存贮器(2-9)；按控制微处理器(2-6)的控制时序，FPGA逻辑阵列集成电路（2-7）将SDRAM存贮器（2-9）的数据分割发送至各百兆接口集成电路（2-5），再由百兆接口集成电路（2-5）经输出RJ45座（2-1）向子网络发送已分割的视频数据信号。

3.根据权利要求1所述的一种动态画面自动分割分发器，其特征还在于电源转换板(7)上装有电源输入端子(7-1)、快速熔断器(7-2)、滤波电容(7-3)、DC24\/DC3.3V电源模块(7-4)、DC24V\/DC1.7V电源模块(7-5)、DC24V\/DC5V电源模块(7-6)、电源板输出插座(7-7)和电源板安装孔(7-8)；DC24V电源由电源输入端子(7-1)输入，经快速熔断器(7-2)、滤波电容(7-3)同时向DC24\/DC3.3V电源模块(7-4)、DC24V\/DC1.7V电源模块(7-5)、DC24V\/DC5V电源模块(7-6)供电，各电源模块输出均经电源板输出插座(7-7)向数据处理主板(2)进行多电压供电。

设计说明书

技术领域

本发明涉及一种大型景观照明项目中的动态视频画面自动分割分发设备。

背景技术

目前景观照明控制系统中视频画面超大，一个大画面在实景中由较多载体上的异形显示单元拼接组成，统一由中央控制器发送统一的信号控制，常用的是采用软件进行视频画面分割后再发送，用于距离比较近的显示单元采用专用视频光纤联接并传送信号至显示单元，更近的多单元组屏直接采用网线联接，采用软件进行视频画面分割及分发；但对于大型特多显示单元及远程信号传送的控制方案，就会出现速度慢、操作复杂、布线困难等问题，以至很难实现实时传送，特别是在大型景观照明项目上的应用，基本上采用提前将文件分割再用网络传送到各子终端后，进行播放控制，做不到实时性；现创新一种动态画面自动分割分发器，采用硬件进行网络视频分割和分发，解决软件视频画面分割时的缺陷。

本发明主要创新点：

1、研发一种动态画面自动分割分发器，使用硬件大规模逻辑集成电路对动态视频进行处理，采用数据映射方法转发，用多IP点轮流发送数据，相比软件分割效率高、速度快，多IP输出轮流工作节省单IP发送时的端口调节间隔，效率更高、速度更快，解决有线网络的视频实时分割与分发。

2、研发上述动态画面自动分割分发器与电路板、电源板和散热要求相适配的机壳与安装结构，为整机可靠工作提供硬件支承。

发明内容

本发明的一种动态画面自动分割分发器原理是：由控制中心网络上传来视频图像信号，进行解码形成数据阵列贮存在SDRAM中，由用户设定的视频图像分割数据和传送地址以及图像处理程序，经USB端口贮存在SD卡中；开机时图像处理程序和图像分割数据和传送地址从SD卡中调出，由FPGA高速处理，将分割视频图像数据从SDRAM中调出，转至网络处理集成电路传送至终端网络上；由终端网络的各子控制器接收后对所属的显示单元进行控制播放。

本发明的有益效果是：本发明的一种动态画面自动分割分发器，提高视频画面的分割速度和分发速度，解决了采用软件处理时速度慢、操作复杂，画面不能边切割分边发送的问题，达到总画面与各远程子画面的同步性。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现：

1、一种动态画面自动分割分发器，其特征是由壳体1及其上安装的数据处理主板2、电源联接线5、风扇6、电源转换板7和盖板8组成；数据处理主板2用A螺钉3固定在壳体1上,电源转换板7用D螺钉10固定在壳体1上，风扇6用B螺钉4固定在壳体1上, 电源联接线5联接数据处理主板2的主板电源插座2-12和电源转换板7的电源板输出插座7-7，盖板8采用C螺钉9和E螺钉11固定在壳体1上。

2、按上1所述的一种动态画面自动分割分发器，其特征还在于数据处理主板2上装有输出RJ45座2-1、输入RJ45座2-2、USB座2-3、百兆\/千兆接口集成电路2-4、百兆接口集成电路2-5、控制微处理器2-6、FPGA逻辑阵列集成电路2-7、SD卡和座2-8、SDRAM存贮器2-9、线性1V稳压器2-10、线性1.5V稳压器2-11、主板电源插座2-12和主板安装孔2-13；控制程序和参数设置信号由USB座2-3、控制微处理器2-6存入SD卡和座2-8中；主板启动时，控制程序和参数设置由SD卡和座2-8中调出，写入百兆\/千兆接口集成电路2-4、百兆接口集成电路2-5、控制微处理器2-6、FPGA逻辑阵列集成电路2-7；主网络视频信号由输入RJ45座2-2经百兆\/千兆接口集成电路2-4和控制微处理器2-6写入SDRAM存贮器2-9；按控制微处理器2-6控制时序，FPGA逻辑阵列集成电路2-7将SDRAM存贮器2-9的数据分割发送至各百兆接口集成电路2-5，再由百兆接口集成电路2-5经输出RJ45座2-1向子网络发送已分割的视频数据信号。

3、按上1所述的一种动态画面自动分割分发器，其特征还在于电源转换板7上装有电源输入端子7-1、快速熔断器7-2、滤波电容7-3、DC24\/DC3.3V电源模块7-4、DC24V\/DC1.7V电源模块7-5、DC24V\/DC5V电源模块7-6、电源板输出插座7-7和电源板安装孔7-8；DC24V电源由电源输入端子7-1输入，经快速熔断器7-2、滤波电容7-3同时向DC24\/DC3.3V电源模块7-4、DC24V\/DC1.7V电源模块7-5、DC24V\/DC5V电源模块7-6供电，各电源模块输出均经电源板输出插座7-7向数据处理主板2进行多电压供电。

目前常见动态画面自动分割分发的应用概述：

在大型景观照明中，一般采用软件对视频文件进行分割，分割后保存成各子单元的视频文件，再采用文件网络传输的方式，将各子文件按序发送至各控制终端，等最后一个控制终端接收完文件后，再接收中央控制广播指令播放或按时间轨播放子文件的视频；其文件视频分割时间长，发送时间也长，不能做到实时分割和发送，满足不了大型灯光项目的实时表演的需要。

附图说明:

图1：实施案例一的主视图

图2:实施案例一图1的俯剖视图

图3:实施案例一图1的左视图

图4:实施案例一图1的右视图

图5:实施案例一图1的后视图

图6:实施案例一图1的俯视图

图7:实施案例一图1的仰视图

图8:实施案例一图2的A-A剖视图

图9:实施案例一图2的B-B剖视图

图10:实施案例一的数据处理主板2的器件布局与信号走向图

图11:实施案例一的电源转换板7的器件布局与电流走向图

图12:实施案例二的主视图

图13:实施案例二图12的俯视图

图14:实施案例二图12的左视图

图15:实施案例二图12的右视图

图16:实施案例三的主视图

图17:实施案例三图16的俯视图

图18:实施案例三图16的左视图

图19:实施案例三图16的右视图

附图中标注说明：1．壳体；2．数据处理主板；2-1．输出RJ45座；2-2.输入RJ45座；2-3.USB座；2-4.百兆\/千兆接口集成电路；2-5.百兆接口集成电路；2-6.控制微处理器；2-7.FPGA逻辑阵列集成电路；2-8.SD卡和座；2-9.SDRAM存贮器；2-10.线性1V稳压器；2-11.线性1.5V稳压器；2-12.主板电源插座；2-13.主板安装孔；3．A螺钉；4．B螺钉；5．电源联接线；6．风扇；7．电源转换板；7-1.电源输入端子；7-2.快速熔断器；7-3.滤波电容；7-4.DC24\/DC3.3V电源模块；7-5.DC24V\/DC1.7V电源模块；7-6.DC24V\/DC5V电源模块；7-7.电源板输出插座；7-8.电源板安装孔；8．盖板；9.C螺钉；10.D螺钉；11.E螺钉；12.安装支架；13.F螺钉。

具体实施方式

实施案例一

结合图1至图11对本发明案例一进行详细描述：

1、一种动态画面自动分割分发器，其壳体1和盖板8采用低碳钢板材冲压成型，并进行喷黑塑表面处理； A螺钉3、B螺钉4、C螺钉9、D螺钉10、E螺钉11和F螺钉13无为机制钢螺钉，表面发黑处理。

2、先用A螺钉3通过主板安装孔2-13将数据处理主板2固定在壳体1上；用D螺钉10通过电源板安装孔7-8将电源转换板7固定在壳体1上；将电源联接线5的两端分别插接在数据处理主板2的主板电源插座2-12和电源转换板7的电源板输出插座7-7上；用B螺钉4将风扇6固定在壳体1上，风扇6选用DC24V具有滚珠轴承产品，将风扇6的电源线接至电源转换板7的DC24V接线点上；用C螺钉9和E螺钉11将盖板8固定在壳体1上。

3、数据处理主板2为五层玻纤板；输出RJ45座2-1为带LED指示灯及屏蔽壳的八联装RJ45网络接口座LINK-PP，输入RJ45座2-2为带LED指示灯及屏蔽壳的RJ45网络接口座LINK-PP； USB座2-3符合USB2.0的标准；百兆\/千兆接口集成电路2-4选用W7500P芯片；百兆接口集成电路2-5选用八片W5500； FPGA逻辑阵列集成电路2-7选用MC9328MX21CVH；控制微处理器2-6为XC7Z020-1CLG400C,有USB接口和2-SD接口，封装为CLG484；SD卡和座2-8的SD卡选用512M的SD卡； SDRAM存贮器2-9型号为两片H5TQ4G83AFR-PBC，512M的SDRAM芯片；线性稳压器2-10为1.0V2A稳压块；线性1.5V稳压器2-11为1.5V2A稳压块；主板电源插座2-12为8Pin接口，DC5V一对与DC3.3V二对、DC1.7V一对；主板安装孔2-13为D3.3孔。

4、电源转换板7；电源输入端子7-1为2Pin90度4A接线端子；快速熔断器7-2为4A\/250V快速保险管；滤波电容7-3为电解电容1000uF\/35V； DC24\/DC3.3V电源模块7-4为4A输出模块； DC24V\/DC1.7V电源模块7-5为2A输出模块；DC24V\/DC5V电源模块7-6为2A输出模块；电源板输出插座7-7为8Pin接口，DC5V一对与DC3.3V二对、DC1.7V一对；电源板安装孔7-8为D3.3孔。

5、电源DC24V接入电源输入端子7-1，通过DC24\/DC3.3V电源模块7-4、 DC24V\/DC1.7V电源模块7-5、DC24V\/DC5V电源模块7-6经滤波后，各分路接至电源板输出插座7-7。

6、采用电脑联接本机的USB接口，通过控制微处理器2-6将控制程序、配置文件和参数传送至到SD卡；配置文件和参数包括网络输入接口IP参数、网络输出接口IP参数、各视频窗口大小及位置参数、各输出接口发送数据的时序、刷新率。

7、动态画面自动分割分发器上电时，SD卡的控制程序、配置文件和参数传送至控制微处理器2-6和FPGA逻辑阵列集成电路2-7以及对接口电路进行初始化和IP参数设定。

8、由主机网络传来的网络视频信号经输入RJ45座2-2、百兆\/千兆接口集成电路2-4，由控制微处理器2-6解析传送至SDRAM存贮器2-9，按时序由FPGA逻辑阵列集成电路2-7将设定窗口矩阵数据从SDRAM存贮器2-9取出，顺序传送至8个百兆接口集成电路2-5，各百兆接口集成电路2-5经数据格式转换后，经由输出RJ45座2-1将数据发送至指定的子网络IP控制器。

实施案例二

结合图12至图15对本发明进一步详细描述：

1、一种动态画面自动分割分发器，与实施案例一不同的是具有安装支架12和F螺钉13；用F螺钉13将安装支架12固定在壳体1上，安装支架12的安装面与壳体1的底面平齐，用于整体的挂壁安装。

实施案例三

结合图16至图19对本发明进一步详细描述：

1、一种动态画面自动分割分发器，与实施案例一不同的是具有安装支架12和F螺钉13；用F螺钉13将安装支架12固定在壳体1上，安装支架12的安装面与壳体1的正面平齐，用于整体的机柜式安装。

设计图

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