CN101697578B - 音视频网络转换器及其数据转换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种音视频网络转换器，包括硬件部分和软件部分；所述硬件部分包括DSP核心处理器，及连接于DSP核心处理器总线各接口端的各个功能单元器件；所述软体控制部分包括各个实现数据的传输和控制的功能模块，这些功能模块控制硬件部分并实现智能小区的各种音视频数据的传输转换，本发明还提出了利用以上音视频网络转换器对音视频数据的传输转换方法。本发明利用小区的宽带网络，同时充分利用其自身所掌握的DSP技术、流媒体技术、嵌入式产品开发技术、先进的音视频压缩和解压缩技术，开发出本发明-音视频网络转换器及数据转换方法，为传统的模拟可视对讲领域带来了技术性的革命，推进了中国智能小区的建设和发展。
Description
技术领域
本发明涉及智能小区或智能建筑中的可视对讲系统，特别涉及一种音视频网络转换器及其数据转换方法。
背景技术
当前智能小区或者智能建筑中所使用的可视对讲系统以总线制模拟传输为主，在系统规模稍大时即存在系统占线、音视频信号经过长距离传输即出现衰减，以及系统功能单一，缺少扩展性；总线制的布线方式需要包含视频线、音频线、控制线等多种不同规格的线材，造价高、施工复杂、维护困难等种种限制。
发明内容
本发明针对上述问题，利用小区的宽带网络，同时充分利用其自身所掌握的DSP技术、流媒体技术、嵌入式产品开发技术、先进的音视频压缩和解压缩技术，开发出本发明-音视频网络转换器及数据转换方法，为传统的模拟可视对讲领域带了技术性的革命，推进了中国智能小区的建设和发展。
本发明音视频网络转换器，其特征在于：包括硬件部分和软件控制部分；所述硬件部分包括DSP核心处理器，连接于DSP核心处理器总线各接口端的Flash存储器、视频AD/DA转换器、音频AD/DA转换器、网络控制单元、用户操作控制单元、通讯接口控制单元、数据存储扩展单元、DDR内存单元；
所述软体控制部分包括视频压缩模块、视频解压缩模块、音频压缩模块、音频解压缩模块、网络数据传输模块、通讯模块、视频短信/图片处理和显示模块、门禁控制模块、通讯协议解析及转换模块、内存数据控制模块；
所述DSP核心存储器为其它各单元的数据处理中心；
所述Flash存储器包括BOOT Flash存储单元和Nor Flash存储单元，由内存数据控制模块控制；
所述视频AD/DA转换器包括视频解码器和视频编码器，分别由视频压缩模块和视频解压缩模块控制；
所述音频AD/DA转换器包括音频解码器和音频编码器，分别由音频压缩模块和音频解压缩模块控制；
所述网络控制单元通过物理层连接DSP核心处理器，由网络数据传输模块和通讯协议解析以及转换模块控制；
所述用户操作控制单元接收各外来命令数据，由视频短信/图片处理和显示模块与门禁控制模块控制；
所述通讯接口控制单元外接RS232、RS485、GPIO通讯接口，由通讯模块控制；所述数据存储扩展单元可以扩展连接现有的存储器，由通讯协议解析以及转换模块控制。
所述网络控制单元自带MAC或外接PHY。
所述用户操作控制单元包括：红外遥控器，触摸屏，按键。
所述数据存储扩展单元外接存储器包括SD卡/CF卡/USB/IDE HardDisk。
所述视频短信/图片处理和显示模块与门禁控制模块控制同样控制着视频AD/DA转换器、音频AD/DA转换器、网络控制单元，并对音视频信号控制接收与发送。
本发明基于音视频网络转换器的数据转换方法，其特征是所述方法包括如下步骤：
(一)由RS485/RS232接口<->TCP/IP接口的通讯协议转换
a)通讯模块通过RS232/RS485通讯端口获取数据并保存数据；
b)通讯协议解析及转换模块将数据压缩打包成TCP/IP数据包；
c)由通过网络数据传输模块发送TCP/IP协议数据包到以太网进行传输；
或者
d)通过网络数据传输模块接收的TCP/IP协议数据并对数据进行保存；
e)通讯协议解析及转换模块将数据解析为RS232/RS485协议数据；
f)由通讯模块控制，通过RS232/RS485通讯端口输出数据；
(二)音视频数据的转换传输
g)视频压缩模块接收视频数据并保存，音频压缩模块接受音频数据并保存；
h)通讯协议解析及转换模块将数据压缩打包成TCP/IP数据包；
i)由网络数据传输模块发送TCP/IP协议数据包到以太网进行传输；
或者
l)通过网络数据传输模块接收网络来的TCP/IP的音频数据或视频数据；
m)通讯协议解析及转换模块将数据解析；
n)视频解压缩模块解码视频数据并发送，音频解压缩模块解码音频数据并发送；
所述转换方法基于的音视频网络转换器和对应的模拟音视频设备都有唯一的设备地址；
本发明基于音视频网络转换器的数据转换方法，其特征为有网络数据传输模块发送或接收TCP/IP协议数据包之前对数据进行加密或者校验；
所述基于音视频网络转换器的数据转换方法，其特征是音视频数据编码特性：视频H.264压缩，音频G.729a压缩。
它提供RS485/RS232通讯接口转TCP/IP和TCP/IP到RS485/RS232通讯接口的数据透明传输，它将从RS485/RS232总线上收到的数据，透明的传送到在网络上的对应目标，对应目标发出的数据经网络通过它透明的发送到RS485/RS232通讯接口上。它将输入的音频或者视频进行压缩并打包成TCP/IP发送，或者接受TCP/IP的音视频数据包，进行解析、解码，再通过模拟音视频端口输出。通过连接的管理中心发过来的数据命令可以随时通过门口机的摄像头主动监视单元门口的状况，并可对其进行录像和拍照，当门口机呼叫室内机时，管理中心可以对其进行随时监控。室内机可以通过视频短信/图片处理和显示模块接收或发送文本和图片短信，并可以扩展到音视频信息，并可由管理中心监控。同时多个音视频网络转换器可以同时接入管理中心，连接到统一的网络线路，即扩展模拟分机数量，控制摄像头进行录像或者拍照，通过网络实时监控其他扩展控制区域，包括部分公共区域，如停车场、开放露天健身场、儿童游乐区域、社区幼儿园等。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细的说明：
图1为音视频网络转换器硬件各个控制单元连接关系图。
图2为音视频网络转换器软件部分各模块示意图。
图3为音视频网络转换器扩展应用图。
具体实施方式
如图1，音视频网络转换器的硬件部分主要包括DSP核心处理器，连接于DSP核心处理器总线各接口端的Flash存储器、视频AD/DA转换器、音频AD/DA转换器、网络控制单元、用户操作控制单元、通讯接口控制单元、数据存储扩展单元、DDR内存单元；
如图2，音视频网络转换器的软体控制部分包括视频压缩模块、视频解压缩模块、音频压缩模块、音频解压缩模块、网络数据传输模块、通讯模块、视频短信/图片处理和显示模块、门禁控制模块、通讯协议解析及转换模块、内存数据控制模块；
所述DSP核心存储器优选的方案可为PHILIPS NEXPERIA PNX1300或者PHILIPSNEXPERIA PNX 1500，为其它各单元的数据处理中心。视频AD/DA转换器包括视频解码器和视频编码器，分别由视频压缩模块和视频解压缩模块控制，视频解码器的芯片优选方案为TI5150或Tw2824，视频编码器的芯片优选方案为PhilipsSAA7121Digital Video Encode。音频AD/DA转换器包括音频解码器和音频编码器，分别由音频压缩模块和音频解压缩模块控制，音频解码器优选方案为CirrusLogic CS5343，音频编码器优选方案为CirrusLogic CS4334。Flash存储器包括BOOT Flash存储单元和Nor Flash存储单元，由内存数据控制模块控制，优选方案为MX29LV640。网络控制单元通过物理层连接DSP核心处理器，由网络数据传输模块和通讯协议解析以及转换模块控制，DSP核心处理器自带MAC(媒体接入控制器)物理层或外接PHY(物理接口收发器)。用户操作控制单元接收来自红外遥控器，触摸屏，按键等的命令数据，由视频短信/图片处理和显示模块与门禁控制模块控制，视频短信/图片处理和显示模块与门禁控制模块同样控制着视频AD/DA转换器、音频AD/DA转换器、网络控制单元，并对音视频信号控制接收与发送。通讯接口控制单元外接RS232、RS485、GPIO通讯接口，由通讯模块控制，串口芯片可以采用MAX232，RS-485半双工通信的芯片的优化方案采用SN75276，数据存储扩展单元可以扩展连接现有的存储器，由通讯协议解析以及转换模块控制，现有存储器可以为SD卡、CF卡、USB、IDE HardDisk等。
除以上模块，DSP核心处理器还自带电源模块、JTAG调试接口等、数据存储扩展单元、DDR内存单元；
本发明基于以上音视频网络转换器的硬件连接结构和软件控制模块组合，还有对相应的通讯协议转换和音视频数据的转换方法的提出，其特征是所述方法包括如下步骤：
由RS485/RS232接口<->TCP/IP接口的通讯协议转换：
音视频网络转换器通过RS485/RS232接口与模拟设备进行通讯，接收RS485/RS232总线上模拟设备向音视频网络转换器发出的数据，即由通讯模块控制接收数据并保存数据；根据通讯协议对数据进行解析，解析的过程即是压缩打包数据的过程，网络数据控制模块将解析后的数据遵循标准的TCP/IP协议发送到网络上自由传输；
或者通过网络数据传输模块接收网络上传输过来的TCP/IP协议数据(指令)并对数据(指令)进行保存，根据通讯协议对数据(指令)进行解析，即由通讯协议解析及转换模块解析为RS232/RS485协议数据(指令)，然后通过RS485/RS232接口向模拟设备发出相应的数据(指令应答)。
音视频数据的转换传输：
音视频数据的转换传输，音视频设备的音视频数据需要通过视频压缩模块接收视频数据压缩并保存，音频压缩模块接收音频数据压缩并保存，通讯协议解析及转换模块将数据打包成TCP/IP数据包，由网络数据传输模块发送TCP/IP协议数据包到以太网进行传输；
或者
通过网络数据传输模块接收网络来的TCP/IP的音频数据或视频数据；通讯协议解析及转换模块将数据解析，视频解压缩模块解码视频数据并发送，音频解压缩模块解码音频数据并发送。
与音视频网络转换器相通讯连接的传统模拟可视对讲设备在整个智能系统中拥有一个唯一的设备地址(设备ID)。设备地址被定义为4字节长，用户可以定义其指定的含义，但00000000与FFFFFFFF为系统保留，后者表示群发地址。例如：可以用8位BCD码来组成一个唯一的设备地址，其中后5位表示分机编码，而前3位则表示该分机对应的门口机编码，不足位数者用F填充。如：102FF503与102号门口机相连接的503号设备；302FFFFF表示编码为302的门口机或者管理机；
而每台音视频网络转换器在整个网络系统中拥有一个唯一的IP地址，可以使用工具软件(本例如：BMConfig通过网络对音视频网络转换器进行远程配置的工具软件)为音视频网络转换器配置一个静态的IP地址，并同时设定子网掩码、网关等相关的网络信息。
还有相应的地址表描述音视频网络转换器的IP地址与模拟设备(设备ID)的对应连接关系。
以上方法中，网络数据传输模块发送或接收TCP/IP协议数据包之前对数据进行加密或者校验；其音视频数据编码特性为视频采用H.264压缩，音频采用G.729a压缩。
本发明的音视频网络转换器是一种新型的应用在智能小区可视对讲系统上的联网产品，其利用高性能DSP核心处理器，通过小区宽带网络，构建一个数字化小区的智能可视对讲系统。通过管理中心可以随时通过门口机的摄像头主动监视单元门口的状况，并可对其进行录像和拍照，当门口机呼叫室内机时，管理中心可以对其进行随时的监控。室内机可以接收由管理中心发送的文本和图片短信，同样对音视频信息也起到同样的发送接收作用。
在需要闭路监视的区域放置一个或者多个音视频网络转换器，连接统一的宽带线路，即可通过网络实时进行监视，如果对应可视对讲模拟分机上设置相应的命令，也可以将公共区域的视频信号传送到发出请求的模拟分机上，以实现用户对部分公共区域如停车场、开放露天健身场、儿童游乐区域、社区幼儿园等进行监视。
如上所述，本发明关键在于解决音视频在网络上的压缩、解压缩以及传输技术，为此本发明采用高端的DSP芯片作为音视频的编解码器以及核心系统的主控制器，利用在此DSP芯片上深度优化的H.264编解码算法以及高效率的TCP/IP协议栈，配合多种可扩展的周边外围设备，实现本发明所具有的功能和扩展性。
音视频网络转换器主要具有音视频数据的模数互转、H.264编解码及网络收发与回放，RS485/RS232总线制数据的网络转发。
本发明音视频网络转换器还具有如下特点：解决模拟音视频远距离传输带来的信号衰减问题，提高视频传输的质量和传输距离，省却小区视频联网系统中昂贵的视频线，也无需放大器，大大节省了小区系统中线缆和配管的费用，采用国际标准的以太网络架构以及TCP/IP通讯协议，可以远程对设备进行配置、检测和维护，降低系统的维护费用，解决传统模拟可视对讲中多通道同时可视通话的瓶颈，任意两组音视频网络转换器之间可以同时进行实时音视频通讯，使用PC端配套增值服务SDK包，可以在原系统功能基础上增加短信发布、多路门口机/围墙机监视，拍照留影等增值服务功能，而无需改造原模拟设备或者增加任何成本。
以上所诉的音视频网络转换器及其数据转换方法中的具体实施方式是优选的方案，对于采用类似方案，只是简单的更换实现相应功能的芯片及型号，没有实质改进的方案都在要求保护范围内。
Claims (5)
1.音视频网络转换器，其特征在于：包括硬件部分和软体控制部分；
所述硬件部分包括DSP核心处理器，连接于DSP核心处理器总线各接口端的Flash存储器、视频AD/DA转换器、音频AD/DA转换器、网络控制单元、用户操作控制单元、通讯接口控制单元、数据存储扩展单元、DDR内存单元；
所述软体控制部分包括视频压缩模块、视频解压缩模块、音频压缩模块、音频解压缩模块、网络数据传输模块、通讯模块、视频短信/图片处理和显示模块、门禁控制模块、通讯协议解析及转换模块、内存数据控制模块；
所述DSP核心处理器为其它各单元的数据处理中心，所述核心处理器为PHILIPS NEXPERIAPNX1300或者PHILIPS NEXPERIA PNX 1500；
所述Flash存储器包括BOOT Flash存储单元和Nor Flash存储单元，由内存数据控制模块控制，所述Flash存储器为MX29LV640；
所述视频AD/DA转换器包括视频解码器和视频编码器，分别由视频压缩模块和视频解压缩模块控制；所述视频解码器采用芯片TI5150或Tw2824，所述视频编码器采用芯片PhilipsSAA7121 Digital Video Encode；
所述音频AD/DA转换器包括音频解码器和音频编码器，分别由音频压缩模块和音频解压缩模块控制；所述音频解码器采用CirrusLogic CS5343，所述音频编码器采用CirrusLogicCS4334；
所述网络控制单元通过物理层连接DSP核心处理器，由网络数据传输模块和通讯协议解析及转换模块控制；
所述用户操作控制单元接收各外来命令数据，由视频短信/图片处理和显示模块与门禁控制模块控制；
所述通讯接口控制单元外接RS232、RS485、GPIO通讯接口，由通讯模块控制；
所述数据存储扩展单元扩展连接现有的存储器，由通讯协议解析以及转换模块控制。
2.根据权利要求1所述的音视频网络转换器，其特征是所述网络控制单元自带媒体接入控制器或外接物理接口收发器。
3.根据权利要求1所述的音视频网络转换器，其特征是所述用户操作控制单元包括：红外遥控器，触摸屏，按键。
4.根据权利要求1所述的音视频网络转换器，其特征是所述数据存储扩展单元外接现有的存储器，包括SD卡、CF卡、IDE HardDisk。
5.根据权利要求1所述的音视频网络转换器，其特征是视频短信/图片处理和显示模块与门禁控制模块同样控制着视频AD/DA转换器、音频AD/DA转换器、网络控制单元，并对音视频信号控制接收与发送。
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