專利名稱：適用于微型光電成像系統(tǒng)的高速雙向數(shù)字接口的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種適用于微型光電成像系統(tǒng)的高速、雙向數(shù)字接口，屬于光電技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
微型光電成像系統(tǒng)是一種高度微型化、集成化的光電成像裝置，其重量一般在10g以內(nèi)。此類系統(tǒng)主要實現(xiàn)目標(biāo)或景物視頻信息的實時獲取，在微型飛行器、微型機器人、智能監(jiān)控、安全等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。
目前，應(yīng)用于光電成像系統(tǒng)的數(shù)字接口一般包括IEEE1394接口、USB接口及CameraLink接口等。
IEEE1394是IEEE標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的一項具有視頻數(shù)據(jù)傳輸速度的串行接口標(biāo)準(zhǔn)，其傳輸速度分為100、200和400Mbps三檔。IEEE1394接口有6股銅芯線。IEEE1394接口的電路需要多個外部控制芯片的支持，功耗和體積較大；另一方面，IEEE 1394總線需要占用大量的系統(tǒng)資源，對微處理器運行速度具有較高的要求。因此，IEEE 1394接口雖具有較高的速度和較少的外部連接線，但并不適用于對接口電路的體積、功耗均具有嚴(yán)格要求的微型光電成像系統(tǒng)。
USB(Universal Serial Bus)接口是一種串行總線接口。USB接口共有4根線外部連接線，為所有的外設(shè)提供了單一的、易于使用的標(biāo)準(zhǔn)的連接類型。USB接口的主要缺點是傳輸速度較慢，如果不經(jīng)過數(shù)據(jù)壓縮，無法實現(xiàn)高速、實時的視頻傳輸。另外，作為以PC為中心的接口，USB接口無法脫離PC而獨存在。因此，USB接口難以滿足微型光電成像系統(tǒng)多領(lǐng)域的應(yīng)用需求。
Camera Link是一個特別為工業(yè)/科研圖像采集設(shè)計制造的高速數(shù)字接口，旨在為高速、高精度的數(shù)字?jǐn)z像頭提供簡單、靈活的連接。Camera Link接口基于LVDS的高速序列傳輸技術(shù)，其輸送傳輸率可達2.38Gbit/sec。同時，Camera Link接口無需復(fù)雜的外部控制電路支持，易于實現(xiàn)。Camera Link接口的主要缺點為外部連接線較多(FULL模式時有42根)，且標(biāo)準(zhǔn)的機械接口的尺寸較大(1.55×0.51英寸)，無法滿足微型光電成像系統(tǒng)對微型化的要求。
本發(fā)明的目的是為了解決上述已有技術(shù)的不足，提出一種適用于微型光電成像系統(tǒng)的高速、雙向數(shù)字接口。該接口的優(yōu)點包括(1)高速度。該接口基于LVDS技術(shù)實現(xiàn)，最高傳輸速率可達2.38Gbit/sec，可滿足高速視頻采集的需求；(2)微型化。在28位數(shù)字視頻輸入、2.38Gbit/sec傳輸速率的前提下，該接口的外部傳輸線僅為5對，從而降低了傳輸線的數(shù)量及機械接口的尺寸。同時，該接口的電路簡單，易于微型化，從而解決了光電成像系統(tǒng)的微型化與高速信號傳輸?shù)拿埽?3)雙工模式通過嵌入式微型控制器及數(shù)據(jù)開關(guān)實現(xiàn)了視頻信號與控制信號傳輸通道的切換，從而實現(xiàn)了數(shù)字信號的雙向傳輸，適用于微型光電成像系統(tǒng)的參數(shù)配置及視頻信號輸出。

發(fā)明內(nèi)容
適用于微型光電成像系統(tǒng)的高速、雙向數(shù)字接口由視頻信號傳輸通道、控制信號傳輸通道、控制裝置三大部分構(gòu)成。其中，視頻信號傳輸通道主要由基于LVDS技術(shù)的視頻編碼器、視頻解碼器構(gòu)成；控制信號傳輸通道由LVDS線驅(qū)動器、LVDS接收器構(gòu)成；控制裝置由兩片數(shù)據(jù)開關(guān)芯片和微型單片機(MCU)構(gòu)成。主要技術(shù)方案為適用于微型光電成像系統(tǒng)的高速、雙向數(shù)字接口有參數(shù)配置、視頻傳輸兩種工作模式，并可通過控制裝置對兩種模式進行實時切換。
在參數(shù)配置模式時，首先微型單片機控制兩個數(shù)據(jù)開關(guān)的B相接通，A相斷開，從而接通LVDS線驅(qū)動器的輸出端和LVDS接收器的輸入端。來自終端設(shè)備的TTL控制信號經(jīng)LVDS線驅(qū)動器轉(zhuǎn)換為LVDS信號輸出，而后經(jīng)兩個數(shù)據(jù)開關(guān)輸入至LVDS接收器，由LVDS接收器解碼后恢復(fù)為原始的TTL控制信號，并輸入至微型光電成像系統(tǒng)。
在視頻傳輸模式時，首先微型單片機控制兩個數(shù)據(jù)開關(guān)的B相斷開，A相接通，從而接通LVDS視頻編碼器的輸出端和LVDS視頻解碼器的輸入端。來自微型光電在成像系統(tǒng)的高速視頻信號經(jīng)LVDS視頻編碼器轉(zhuǎn)換為LVDS信號輸出，經(jīng)兩個數(shù)據(jù)開關(guān)輸入至LVDS視頻解碼器，由視頻解碼器解碼后恢復(fù)為原始的視頻信號，并輸入至終端設(shè)備。
本發(fā)明的有益效果是1.高速度。本接口的雙向信號傳輸均基于LVDS技術(shù)實現(xiàn)，其最高傳輸速率為2.38Gbit/sec，因而非常適用于高速視頻信號采集過程中的信號傳輸；2.微型化。本接口在28位數(shù)字視頻輸入、2.38Gbit/sec傳輸速率的前提下，其傳輸線僅為5對，從而降低了傳輸線的數(shù)量及機械接口的尺寸。同時，該接口的電路簡單，在光電像系統(tǒng)一端的構(gòu)成僅需三塊微型芯片(LVDS視頻編碼器14×8.4×1.1mm，數(shù)據(jù)開關(guān)6×6×0.75mm，LVDS接收器4×4×0.75mm)，非常有利用于實現(xiàn)微型化，并具有廣泛的適用性；3.雙工模式。該接口通過嵌入式微型控制器實時控制視頻信號、控制信號傳輸通道的實時切換，從而實現(xiàn)了微型光電成像系統(tǒng)的參數(shù)配置及高速視頻信號輸出。


圖1是本發(fā)明的接口原理圖，其中1-LVDS視頻編碼器，2-數(shù)據(jù)開關(guān)1，3-微型單片機(MCU)，4-數(shù)據(jù)開關(guān)2，5-LVDS視頻解碼器，6-LVDS接收器，7-LVDS線驅(qū)動器。
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步說明視頻信號傳輸通道主要由LVDS視頻編碼器芯片、LVDS視頻解碼器芯片構(gòu)成。其中，視頻編碼器芯片位于微型光電成像系統(tǒng)的輸出端。其輸入端與光電成像系統(tǒng)的數(shù)字視頻輸出端相連，輸出端與數(shù)據(jù)開關(guān)1中的A相輸入端相連；視頻解碼器芯片位于終端設(shè)備的輸入端。其輸入端與數(shù)據(jù)開關(guān)2的輸出端相連，輸出端與終端設(shè)備的輸入端相連；控制信號傳輸通道由LVDS線驅(qū)動器芯片、LVDS接收器芯片構(gòu)成。其中，LVDS線驅(qū)動器位于終端設(shè)備的輸出端。其輸入端與終端設(shè)備的輸出端相連，輸出端與數(shù)據(jù)開關(guān)2中的B相輸入端相連；LVDS接收器位于微型光電成像系統(tǒng)的輸出端。其輸入端與數(shù)據(jù)開關(guān)1中的B相輸入端相連，輸出端與微型光電成像系統(tǒng)中相應(yīng)的控制端相連。
控制裝置由兩片數(shù)據(jù)開關(guān)芯片和微型單片機(MCU)構(gòu)成。其中，兩片數(shù)據(jù)開關(guān)芯片分別位于微型光電成像系統(tǒng)的輸出端和終端設(shè)備的輸入端。數(shù)據(jù)開關(guān)芯片為雙刀雙擲型(具有A相和B相)，其控制端與微型單片機相應(yīng)的I/O口相連。
具體實施例方式
該接口實現(xiàn)雙工數(shù)據(jù)傳輸?shù)?b>具體實施方式
如下第一步微型單片機(MCU)3、控制數(shù)據(jù)開關(guān)2和數(shù)據(jù)開關(guān)4的B相接通，A相斷開，形成控制信號傳輸通道。
第二步LVDS線驅(qū)動器7將外部的控制信號轉(zhuǎn)換為LVDS信號輸出，經(jīng)數(shù)據(jù)開關(guān)4、數(shù)據(jù)開關(guān)2輸入至LVDS接收器，由LVDS接收器將輸入的信號進行解碼后輸出，實現(xiàn)微型光電成像系統(tǒng)的參數(shù)配置。
第三步微型單片機(MCU)3、控制數(shù)據(jù)開關(guān)2和數(shù)據(jù)開關(guān)4的A相接通，B相斷開，構(gòu)成視頻信號傳輸通道。
第四步LVDS視頻編碼器1將輸入的高速數(shù)字視頻信號轉(zhuǎn)換為LVDS信號輸出，經(jīng)數(shù)據(jù)開關(guān)2、數(shù)據(jù)開關(guān)4輸入至LVDS視頻解碼器2，由LVDS視頻解碼器2將輸入的信號進行解碼輸出，實現(xiàn)微型光電成像系系統(tǒng)視頻信號的高速傳輸。
權(quán)利要求
1.一種適用于微型光電成像系統(tǒng)的高速、雙向數(shù)字接口，其特征在于該接口由視頻信號傳輸通道、控制信號傳輸通道、控制裝置三大部分構(gòu)成，其中，視頻信號傳輸通道主要由基于LVDS視頻編碼器、視頻解碼器構(gòu)成；控制信號傳輸通道由LVDS線驅(qū)動器、LVDS接收器構(gòu)成；控制裝置由兩片數(shù)據(jù)開關(guān)芯片和微型單片機(MCU)構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的一種適用于微型光電成像系統(tǒng)的高速、雙向數(shù)字接口，其特征在于微型單片機(MCU)3、控制數(shù)據(jù)開關(guān)2和數(shù)據(jù)開關(guān)4的B相接通，形成控制信號傳輸通道；LVDS線驅(qū)動器7將外部的控制信號轉(zhuǎn)換為LVDS信號輸出，經(jīng)數(shù)據(jù)開關(guān)4、數(shù)據(jù)開關(guān)2輸入至LVDS接收器，而后解碼后輸出；微型單片機(MCU)3控制數(shù)據(jù)開關(guān)2和數(shù)據(jù)開關(guān)4的A相接通，構(gòu)成視頻信號傳輸通道；LVDS視頻編碼器1將輸入的高速數(shù)字視頻信號轉(zhuǎn)換為LVDS信號輸出，經(jīng)數(shù)據(jù)開關(guān)2、數(shù)據(jù)開關(guān)4輸入至LVDS視頻解碼器2，而后解碼輸出。
全文摘要
本發(fā)明為一種適用于微型光電成像系統(tǒng)的高速、雙向數(shù)字接口，屬于光電技術(shù)領(lǐng)域。該接口在實現(xiàn)微型化的前提下，基于LVDS技術(shù)實現(xiàn)了最高傳輸速率為2.38Gbit/sec高速數(shù)據(jù)傳輸，通過嵌入式微型控制器及數(shù)據(jù)開關(guān)實現(xiàn)了視頻信號與控制信號的雙向信號傳輸，從而解決了光電成像系統(tǒng)的微型化與高速信號雙向傳輸?shù)拿?。該接口適用于微型光電成像系統(tǒng)的參數(shù)配置及視頻信號輸出，在微型飛行器、微型機器人、智能監(jiān)控、安全等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號H04N5/765GK1794804SQ20051013534
公開日2006年6月28日 申請日期2005年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月30日
發(fā)明者郝群, 宋勇, 程序, 李翔 申請人:北京理工大學(xué)