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电脑网络转换器接口 接口转换器

接口转换器(计算机网络转换器接口)
福州大学物理与信息工程学院研究人员张、叶、黄在《电工技术》2019年第8期上撰文(论文题目为《基于STM32的视频接口转换器的设计与实现》) 。目前，我们正处于一个视频爆炸的时代，各种新兴的视频技术如雨后春笋般涌现，导致各种视频接口标准并存 。因此，视频接口的兼容性成为一个突出的问题 。
提出了一种基于STM32和高速视频处理芯片的4K视频流从HDMI接口到LVDS接口的实时转换方案，并选择了不同格式的码流进行测试和验证 。经过测试，该方案可以实现音视频数据流的分离输出，同时支持音视频参数的转换，达到了预期的设计要求，有助于超高清数字电视的推广 。
随着视频技术的飞速发展，人们对视频质量的要求越来越高 。从最初的黑白或彩色模拟视频，到目前主流的高清1080p，以及正在推广的超高清4K数字视频，各种新技术不断涌现，形成了多代设备、多种技术标准并存的局面 。
不同的设备在欣赏各种视频的同时，也给人们的工作和生活带来了诸多不便 。通常，设备支持的视频接口是有限的 。如果视频接口不匹配，会造成很多问题，严重影响用户体验 。因此，本文设计的视频接口转换器的解决方案具有重要的意义 。
1 转换器及接口简介顾名思义，接口可以实现不同视频接口之间的对接匹配，将一种视频接口标准的视频信号转换成另一种视频接口标准的信号 。在转换过程中，还可以对视频分辨率、颜色空和颜色深度进行转换，以满足不同设备对视频信号的要求 。本文主要实现HDMI接口到LVDS接口的转换 。音频输出采用I2S接口协议，系统控制采用I2C接口控制专用芯片 。
HDMI接口是一种特殊的数字接口，支持高清视频和多路数字音频数据的高质量高速传输，具有数字视频版权保护功能(HDCP) 。与上一代HDMI1.4标准相比，目前的通用HDMI 2.0接口标准增强了对4K视频的支持，线缆速率从10.2Gbit/s提升至18Gbit/s，可支持RGB 4:4:4的4K@60Hz视频传输 。
LVDS接口是一种低压差分信号传输方式，也是一种电平标准 。它允许信号在差分PCB线路或平衡电缆上以几百Mbit/s的速率传输 。具有低电压、低功耗、低噪声、高速传输的特点 。
I2S总线是飞利浦定制的音频数据传输总线标准 。它采用三线制，由位时钟线(SCK)、通道选择线(WS)和串行数据线(SD)组成 。该接口将数据信号和时钟信号分开传输，以避免时差引起的失真 。
2 系统硬件框架视频接口转换器的实现是STM32主控模块控制视频专用芯片将输入的HDMI信号转换成视频信号(LVDS信号)和音频信号(I2S信号) 。同时STM32检测端口的输入视频格式信息，显示在液晶屏上，检测按键输入 。STM32根据输入指令，配置视频专用芯片的输出音视频格式，选择输出接口 。STM 32通过I2C接口与视频专用芯片通信 。
该系统由交互部分、STM32主控部分、视频处理芯片部分和输入输出部分组成 。系统的整体框图如图1所示 。
图1整体系统框图
系统的主要控制是为视频处理芯片配置一些初始化寄存器，检测按键输入和视频输入信号格式，获取相关数据进行判断，根据输入要求配置芯片输出 。因此，本系统选用ST公司的STM32F103系列芯片作为主控制器 。
该系列芯片是基于Cortex-M3内核的32位嵌入式处理器，而RBT6属于该系列中等容量芯片 。片内Flash为128kB，片内SRAM为20kB 。系统主频可达72MHz，有丰富的外围资源满足本系统的设计要求 。芯片控制通信接口选择I2C2(GPIOB.10、GPIOB.11)接口 。
系统的输入输出部分包括HDMI_RX接口、LVDS_TX接口和I2S_TX接口 。
系统的视频数据转换和处理部分由专用的视频处理芯片完成 。所选视频处理芯片的要求是:芯片配有HDM2.0标准输入接口，支持热插拔，支持HDCP1.4/2.2，支持多种视频格式的输入，能够检测并反馈输入的视频格式，能够支持高达4K分辨率的视频输入，能够将一路HDMI信号转换成一路LVDS视频信号和一路I2S音频信号输出 。因此，系统选用了日本Sohee公司生产的高性能低功耗专用视频处理芯片，广泛应用于数字电视和数字机顶盒 。与其他专用视频处理芯片相比，价格更低，可以降低系统硬件的设计成本 。
系统的交互部分由按键部分和液晶显示部分组成 。关键部分是一个4×4矩阵键盘，通过GPIOA.2- GPIOA.5口与主控模块连接 。主控模块分析按键输入的指令，并对视频处理芯片进行相应的配置 。液晶部分选用2.8英寸的TFTLCD屏幕作为显示器，分辨率为320×240 。显示驱动模块为16位80位并行接口ILI9320，支持65k彩色显示，通过FSMC接口连接和控制 。用于显示当前输入信号源的端口号、输入视频参数、音频参数、输出视频参数、音频参数等系统状态信息 。


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