專利名稱：音視頻網絡轉換器及其數據轉換方法
技術領域：
本發明涉及智能小區或智能建筑中的可視對講系統，特別涉及一種音視頻網絡轉
換器及其數據轉換方法。
背景技術：
當前智能小區或者智能建筑中所使用的可視對講系統以總線制模擬傳輸為主，在 系統規模稍大時即存在系統占線、音視頻信號經過長距離傳輸即出現衰減，以及系統功能 單一，缺少擴展性；總線制的布線方式需要包含視頻線、音頻線、控制線等多種不同規格的 線材，造價高、施工復雜、維護困難等種種限制。
發明內容
本發明針對上述問題，利用小區的寬帶網絡，同時充分利用其自身所掌握的DSP 技術、流媒體技術、嵌入式產品開發技術、先進的音視頻壓縮和解壓縮技術，開發出本發 明_音視頻網絡轉換器及數據轉換方法，為傳統的模擬可視對講領域帶了技術性的革命， 推進了中國智能小區的建設和發展。 本發明音視頻網絡轉換器，其特征在于包括硬件部分和軟件控制部分；所述硬 件部分包括DSP核心處理器，連接于DSP核心處理器總線各接口端的Flash存儲器、視頻 AD/DA轉換器、音頻AD/DA轉換器、網絡控制單元、用戶操作控制單元、通訊接口控制單元、 數據存儲擴展單元、DDR內存單元； 所述軟體控制部分包括視頻壓縮模塊、視頻解壓縮模塊、音頻壓縮模塊、音頻解壓 縮模塊、網絡數據傳輸模塊、通訊模塊、視頻短信/圖片處理和顯示模塊、門禁控制模塊、通 訊協議解析及轉換模塊、內存數據控制模塊；
所述DSP核心存儲器為其它各單元的數據處理中心； 所述Flash存儲器包括BOOT Flash存儲單元和Nor Flash存儲單元，由內存數據 控制模塊控制； 所述視頻AD/DA轉換器包括視頻解碼器和視頻編碼器，分別由視頻壓縮模塊和視 頻解壓縮模塊控制； 所述音頻AD/DA轉換器包括音頻解碼器和音頻編碼器，分別由音頻壓縮模塊和音 頻解壓縮模塊控制； 所述網絡控制單元通過物理層連接DSP核心處理器，由網絡數據傳輸模塊和通訊 協議解析以及轉換模塊控制； 所述用戶操作控制單元接收各外來命令數據，由視頻短信/圖片處理和顯示模塊 與門禁控制模塊控制；所述通訊接口控制單元外接RS232、 RS485、GPI0通訊接口，由通訊模塊控制；
所述數據存儲擴展單元可以擴展連接現有的存儲器，由通訊協議解析以及轉換模 塊控制。
所述網絡控制單元自帶MAC或外接PHY。 所述用戶操作控制單元包括紅外遙控器，觸摸屏，按鍵。 所述數據存儲擴展單元外接存儲器包括SD卡/CF卡/USB/IDE HardDisk。 所述視頻短信/圖片處理和顯示模塊與門禁控制模塊控制同樣控制著視頻AD/DA
轉換器、音頻AD/DA轉換器、網絡控制單元，并對音視頻信號控制接收與發送。 本發明基于音視頻網絡轉換器的數據轉換方法，其特征是所述方法包括如下步
驟 ( — )由RS485/RS232接口 〈->TCP/IP接口的通訊協議轉換 a)通訊模塊通過RS232/RS485通訊端口獲取數據并保存數據； b)通訊協議解析及轉換模塊將數據壓縮打包成TCP/IP數據包； c)由通過網絡數據傳輸模塊發送TCP/IP協議數據包到以太網進行傳輸；或者 d)通過網絡數據傳輸模塊接收的TCP/IP協議數據并對數據進行保存； e)通訊協議解析及轉換模塊將數據解析為RS232/RS485協議數據； f)由通訊模塊控制，通過RS232/RS485通訊端口輸出數據； ( 二 )音視頻數據的轉換傳輸 g)視頻壓縮模塊接收視頻數據并保存，音頻壓縮模塊接受音頻數據并保存；
h)通訊協議解析及轉換模塊將數據壓縮打包成TCP/IP數據包；
i)由網絡數據傳輸模塊發送TCP/IP協議數據包到以太網進行傳輸；或者
1)通過網絡數據傳輸模塊接收網絡來的TCP/IP的音頻數據或視頻數據；
m)通訊協議解析及轉換模塊將數據解析； n)視頻解壓縮模塊解碼視頻數據并發送，音頻解壓縮模塊解碼音頻數據并發送；
所述轉換方法基于的音視頻網絡轉換器和對應的模擬音視頻設備都有唯一的設 備地址； 本發明基于音視頻網絡轉換器的數據轉換方法，其特征為有網絡數據傳輸模塊發 送或接收TCP/IP協議數據包之前對數據進行加密或者校驗； 所述基于音視頻網絡轉換器的數據轉換方法，其特征是音視頻數據編碼特性視 頻H. 264壓縮，音頻G. 729a壓縮。 它提供RS485/RS232通訊接口轉TCP/IP和TCP/IP到RS485/RS232通訊接口的數 據透明傳輸，它將從RS485/RS232總線上收到的數據，透明的傳送到在網絡上的對應目標， 對應目標發出的數據經網絡通過它透明的發送到RS485/RS232通訊接口上。它將輸入的音 頻或者視頻進行壓縮并打包成TCP/IP發送，或者接受TCP/IP的音視頻數據包，進行解析、 解碼，再通過模擬音視頻端口輸出。通過連接的管理中心發過來的數據命令可以隨時通過 門口機的攝像頭主動監視單元門口的狀況，并可對其進行錄像和拍照，當門口機呼叫室內 機時，管理中心可以對其進行隨時監控。室內機可以通過視頻短信/圖片處理和顯示模塊 接收或發送文本和圖片短信，并可以擴展到音視頻信息，并可由管理中心監控。同時多個音 視頻網絡轉換器可以同時接入管理中心，連接到統一的網絡線路，即擴展模擬分機數量，控 制攝像頭進行錄像或者拍照，通過網絡實時監控其他擴展控制區域，包括部分公共區域，如 停車場、開放露天健身場、兒童游樂區域、社區幼兒園等。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明做進一步的詳細的說明
圖1為音視頻網絡轉換器硬件各個控制單元連接關系圖。
圖2為音視頻網絡轉換器軟件部分各模塊示意圖。
圖3為音視頻網絡轉換器擴展應用圖。
具體實施例方式
如圖1，音視頻網絡轉換器的硬件部分主要包括DSP核心處理器，連接于DSP核心 處理器總線各接口端的Flash存儲器、視頻AD/DA轉換器、音頻AD/DA轉換器、網絡控制單 元、用戶操作控制單元、通訊接口控制單元、數據存儲擴展單元、DDR內存單元；
如圖2，音視頻網絡轉換器的軟體控制部分包括視頻壓縮模塊、視頻解壓縮模塊、 音頻壓縮模塊、音頻解壓縮模塊、網絡數據傳輸模塊、通訊模塊、視頻短信/圖片處理和顯 示模塊、門禁控制模塊、通訊協議解析及轉換模塊、內存數據控制模塊；
所述DSP核心存儲器優選的方案可為raiLIPS NEXPERIA PNX1300或者 PHILIPSNEXPERIA PNX 1500，為其它各單元的數據處理中心。視頻AD/DA轉換器包括視頻 解碼器和視頻編碼器，分別由視頻壓縮模塊和視頻解壓縮模塊控制，視頻解碼器的芯片優 選方案為TI5150或Tw2824，視頻編碼器的芯片優選方案為PhilipsSAA7121Digital Video Encode。音頻AD/DA轉換器包括音頻解碼器和音頻編碼器，分別由音頻壓縮模塊和音頻 解壓縮模塊控制，音頻解碼器優選方案為CirrusLogic CS5343，音頻編碼器優選方案為 CirrusLogic CS4334。 Flash存儲器包括BOOT Flash存儲單元和Nor Flash存儲單元， 由內存數據控制模塊控制，優選方案為MX29LV640。網絡控制單元通過物理層連接DSP核 心處理器，由網絡數據傳輸模塊和通訊協議解析以及轉換模塊控制，DSP核心處理器自帶 MAC(媒體接入控制器)物理層或外接PHY(物理接口收發器)。用戶操作控制單元接收來 自紅外遙控器，觸摸屏，按鍵等的命令數據，由視頻短信/圖片處理和顯示模塊與門禁控制 模塊控制，視頻短信/圖片處理和顯示模塊與門禁控制模塊同樣控制著視頻AD/DA轉換器、 音頻AD/DA轉換器、網絡控制單元，并對音視頻信號控制接收與發送。通訊接口控制單元外 接RS232、RS485、GPI0通訊接口 ，由通訊模塊控制，串口芯片可以采用MAX232， RS-485半雙 工通信的芯片的優化方案采用SN75276，數據存儲擴展單元可以擴展連接現有的存儲器，由 通訊協議解析以及轉換模塊控制，現有存儲器可以為SD卡、CF卡、USB、 IDE HardDisk等。 除以上模塊，DSP核心處理器還自帶電源模塊、JTAG調試接口等、數據存儲擴展單元、DDR內 存單元； 本發明基于以上音視頻網絡轉換器的硬件連接結構和軟件控制模塊組合，還有對 相應的通訊協議轉換和音視頻數據的轉換方法的提出，其特征是所述方法包括如下步驟
由RS485/RS232接口 〈->TCP/IP接口的通訊協議轉換 音視頻網絡轉換器通過RS485/RS232接口與模擬設備進行通訊，接收RS485/ RS232總線上模擬設備向音視頻網絡轉換器發出的數據，即由通訊模塊控制接收數據并保 存數據；根據通訊協議對數據進行解析，解析的過程即是壓縮打包數據的過程，網絡數據控 制模塊將解析后的數據遵循標準的TCP/IP協議發送到網絡上自由傳輸；
或者通過網絡數據傳輸模塊接收網絡上傳輸過來的TCP/IP協議數據(指令)并對數據(指令)進行保存，根據通訊協議對數據(指令)進行解析，即由通訊協議解析及轉 換模塊解析為RS232/RS485協議數據(指令)，然后通過RS485/RS232接口向模擬設備發出 相應的數據(指令應答)。
音視頻數據的轉換傳輸 音視頻數據的轉換傳輸，音視頻設備的音視頻數據需要通過視頻壓縮模塊接收視 頻數據壓縮并保存，音頻壓縮模塊接收音頻數據壓縮并保存，通訊協議解析及轉換模塊將 數據打包成TCP/IP數據包，由網絡數據傳輸模塊發送TCP/IP協議數據包到以太網進行傳 輸； 或者 通過網絡數據傳輸模塊接收網絡來的TCP/IP的音頻數據或視頻數據；通訊協議 解析及轉換模塊將數據解析，視頻解壓縮模塊解碼視頻數據并發送，音頻解壓縮模塊解碼 音頻數據并發送。 與音視頻網絡轉換器相通訊連接的傳統模擬可視對講設備在整個智能系統中擁 有一個唯一的設備地址(設備ID)。設備地址被定義為4字節長，用戶可以定義其指定的含 義，但00000000與FFFFFFFF為系統保留，后者表示群發地址。例如可以用8位BCD碼來 組成一個唯一的設備地址，其中后5位表示分機編碼，而前3位則表示該分機對應的門口機 編碼，不足位數者用F填充。如102FF503與102號門口機相連接的503號設備；302FFFFF 表示編碼為302的門口機或者管理機； 而每臺音視頻網絡轉換器在整個網絡系統中擁有一個唯一的IP地址，可以使用 工具軟件(本例如BMConfig通過網絡對音視頻網絡轉換器進行遠程配置的工具軟件) 為音視頻網絡轉換器配置一個靜態的IP地址，并同時設定子網掩碼、網關等相關的網絡信息。 還有相應的地址表描述音視頻網絡轉換器的IP地址與模擬設備(設備ID)的對 應連接關系。 以上方法中，網絡數據傳輸模塊發送或接收TCP/IP協議數據包之前對數據進行 加密或者校驗；其音視頻數據編碼特性為視頻采用H. 264壓縮，音頻采用G. 729a壓縮。
本發明的音視頻網絡轉換器是一種新型的應用在智能小區可視對講系統上的聯 網產品，其利用高性能DSP核心處理器，通過小區寬帶網絡，構建一個數字化小區的智能可 視對講系統。通過管理中心可以隨時通過門口機的攝像頭主動監視單元門口的狀況，并可 對其進行錄像和拍照，當門口機呼叫室內機時，管理中心可以對其進行隨時的監控。室內機 可以接收由管理中心發送的文本和圖片短信，同樣對音視頻信息也起到同樣的發送接收作 用。 在需要閉路監視的區域放置一個或者多個音視頻網絡轉換器，連接統一的寬帶線 路，即可通過網絡實時進行監視，如果對應可視對講模擬分機上設置相應的命令，也可以將 公共區域的視頻信號傳送到發出請求的模擬分機上，以實現用戶對部分公共區域如停車 場、開放露天健身場、兒童游樂區域、社區幼兒園等進行監視。 如上所述，本發明關鍵在于解決音視頻在網絡上的壓縮、解壓縮以及傳輸技術，為 此本發明采用高端的DSP芯片作為音視頻的編解碼器以及核心系統的主控制器，利用在此 DSP芯片上深度優化的H. 264編解碼算法以及高效率的TCP/IP協議棧，配合多種可擴展的周邊外圍設備，實現本發明所具有的功能和擴展性。 音視頻網絡轉換器主要具有音視頻數據的模數互轉、H. 264編解碼及網絡收發與 回放，RS485/RS232總線制數據的網絡轉發。 本發明音視頻網絡轉換器還具有如下特點解決模擬音視頻遠距離傳輸帶來的信 號衰減問題，提高視頻傳輸的質量和傳輸距離，省卻小區視頻聯網系統中昂貴的視頻線，也 無需放大器，大大節省了小區系統中線纜和配管的費用，采用國際標準的以太網絡架構以 及TCP/IP通訊協議，可以遠程對設備進行配置、檢測和維護，降低系統的維護費用，解決傳 統模擬可視對講中多通道同時可視通話的瓶頸，任意兩組音視頻網絡轉換器之間可以同時 進行實時音視頻通訊，使用PC端配套增值服務SDK包，可以在原系統功能基礎上增加短信 發布、多路門口機/圍墻機監視，拍照留影等增值服務功能，而無需改造原模擬設備或者增 加任何成本。 以上所訴的音視頻網絡轉換器及其數據轉換方法中的具體實施方式
是優選的方 案，對于采用類似方案，只是簡單的更換實現相應功能的芯片及型號，沒有實質改進的方案 都在要求保護范圍內。
權利要求
音視頻網絡轉換器，其特征在于包括硬件部分和軟體控制部分；所述硬件部分包括DSP核心處理器，連接于DSP核心處理器總線各接口端的Flash存儲器、視頻AD/DA轉換器、音頻AD/DA轉換器、網絡控制單元、用戶操作控制單元、通訊接口控制單元、數據存儲擴展單元、DDR內存單元；所述軟體控制部分包括視頻壓縮模塊、視頻解壓縮模塊、音頻壓縮模塊、音頻解壓縮模塊、網絡數據傳輸模塊、通訊模塊、視頻短信/圖片處理和顯示模塊、門禁控制模塊、通訊協議解析及轉換模塊、內存數據控制模塊；所述DSP核心存儲器為其它各單元的數據處理中心；所述Flash存儲器包括BOOT Flash存儲單元和Nor Flash存儲單元，由內存數據控制模塊控制；所述視頻AD/DA轉換器包括視頻解碼器和視頻編碼器，分別由視頻壓縮模塊和視頻解壓縮模塊控制；所述音頻AD/DA轉換器包括音頻解碼器和音頻編碼器，分別由音頻壓縮模塊和音頻解壓縮模塊控制；所述網絡控制單元通過物理層連接DSP核心處理器，由網絡數據傳輸模塊和通訊協議解析以及轉換模塊控制；所述用戶操作控制單元接收各外來命令數據，由視頻短信/圖片處理和顯示模塊與門禁控制模塊控制；所述通訊接口控制單元外接RS232、RS485、GPIO通訊接口，由通訊模塊控制；所述數據存儲擴展單元可以擴展連接現有的存儲器，由通訊協議解析以及轉換模塊控制。
2. 根據權利要求1所述的音視頻網絡轉換器，其特征是所述網絡控制單元自帶MAC或外接raY。
3. 根據權利要求1所述的音視頻網絡轉換器，其特征是所述網絡用戶操作控制單元包 括紅外遙控器，觸摸屏，按鍵。
4. 根據權利要求1所述的音視頻網絡轉換器，其特征是所述數據存儲擴展單元外接現 有的存儲器，包括SD卡、CF卡、USB、 IDE HardDisk。
5. 根據權利要求1所述的音視頻網絡轉換器，其特征是視頻短信/圖片處理和顯示模 塊與門禁控制模塊同樣控制著視頻AD/DA轉換器、音頻AD/DA轉換器、網絡控制單元，并對 音視頻信號控制接收與發送。
6. 基于音視頻網絡轉換器的數據轉換方法，其特征是所述方法包括如下步驟 ( 一 )由RS485/RS232接口 〈->TCP/IP接口的通訊協議轉換a) 通訊模塊通過RS232/RS485通訊端口獲取數據并保存數據；b) 通訊協議解析及轉換模塊將數據壓縮打包成TCP/IP數據包；c) 由網絡數據傳輸模塊發送TCP/IP協議數據包到以太網進行傳輸； 或者d) 通過網絡數據傳輸模塊接收TCP/IP協議數據并對數據進行保存；e) 通訊協議解析及轉換模塊將數據解析為RS232/RS485協議數據；f) 由通訊模塊控制，通過RS232/RS485通訊端口輸出數據；(二)音視頻數據的轉換傳輸g) 視頻壓縮模塊接收視頻數據壓縮并保存，音頻壓縮模塊接受音頻數據壓縮并保存；h) 通訊協議解析及轉換模塊將數據打包成TCP/IP數據包；i) 由通過網絡數據傳輸模塊發送TCP/IP協議數據包到以太網進行傳輸； 或者1)通過網絡數據傳輸模塊接收網絡傳來的TCP/IP的音頻數據或視頻數據； m)通訊協議解析及轉換模塊將數據解析；n)視頻解壓縮模塊解碼視頻數據并發送，音頻解壓縮模塊解碼音頻數據并發送。
7. 根據權利要求6 —種音視頻數據的轉換方法，其特征是所述轉換方法基于的音視頻 網絡轉換器和對應的模擬音視頻設備都有唯一的設備地址。
8. 根據權利要求6 —種音視頻數據的轉換方法，其特征是網絡數據傳輸模塊發送或接 收TCP/IP協議數據包之前對數據進行加密或者校驗。
9. 根據權利要求6 —種音視頻數據的轉換方法，其特征是音視頻數據編碼特性視頻 H. 264壓縮，音頻G. 729a壓縮。
全文摘要
本發明公開了一種音視頻網絡轉換器，包括硬件部分和軟件部分；所述硬件部分包括DSP核心處理器，及連接于DSP核心處理器總線各接口端的各個功能單元器件；所述軟體控制部分包括各個實現數據的傳輸和控制的功能模塊，這些功能模塊控制硬件部分并實現智能小區的各種音視頻數據的傳輸轉換，本發明還提出了利用以上音視頻網絡轉換器對音視頻數據的傳輸轉換方法。本發明利用小區的寬帶網絡，同時充分利用其自身所掌握的DSP技術、流媒體技術、嵌入式產品開發技術、先進的音視頻壓縮和解壓縮技術，開發出本發明-音視頻網絡轉換器及數據轉換方法，為傳統的模擬可視對講領域帶來了技術性的革命，推進了中國智能小區的建設和發展。
文檔編號H04L29/06GK101697578SQ200910110230
公開日2010年4月21日 申請日期2009年10月26日 優先權日2009年10月26日
發明者吳培民, 唐旭, 夏宇, 陸如楓 申請人:陸如楓;夏宇;吳培民;唐旭;