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一种面向智能家居的音视频终端系统的制作方法_NG·28(中国)南宫网站
发布时间:2024-04-02 00:06:35

  近年来,嵌入式设备也已经逐步进入工业控制、军事设备、家用电器等领域,并且广泛用于信息家电、电子商务平台、无线通信设备等。随着嵌入式技术和GUI系统的日趋成熟,通信技术和网络技术的不断完善,嵌入式家居智能化系统已经逐步走入人类的生活之中,这是嵌入式技术追求高速、微型、经济、可靠、低廉、便捷的必然结果。

  随着嵌入式、通信网络的日趋成熟,家居智能化系统也正朝着网络化、信息化、智慧化方向发展。当年轻人能够熟练使用通信设备的时候,老年人与年轻一代的沟通显得有些匮乏,在网络趋近于白热化的当今时代,迫切需要一款适合老年消费者的家居智能系统,来实现与孩子、家人、朋友的沟通,因此,家居智能终端设备成为了新的需求。

  家居智能系统从功能上划分属于嵌入式系统中的信息家电,家居智能系统是融合了嵌入式系统和网络通讯技术于一体的网络化、智能化的家居控制系统。从上世纪末信息家电进入中国,该行业已经发展了二十年左右,已逐步深入到生活中各种对讲系统、信息化平台、信息家电等。现如今,家居信息化、智能化己经成为当今时代的一种主流。随着互联网技术与嵌入式技术日益紧密的结合,越来越多的家居智能终端应运而生,满足了消费者的需求。家居智能系统也正处于一个飞速发展和竞争激烈的时代,在未来,家居智能系统的发展和竞争将达到一个白热化的程度,其在我国将也将拥有美好的发展前景。ng28(中国)网站

  为了克服现有的家居智能方案的音视频传输质量不高,使用繁琐,老年人操作不便的不足,本发明提供一种提升音视频传输质量、使用方便、适用于老年人操作的面向智能家居的音视频终端系统。

  一种面向智能家居产品的音视频终端系统,所述音视频终端系统包括音频模块和视频模块,所述音频模块包括声音录入模块、音频的编解码模块、音频的功放模块和回音抵消模块,所述声音录入模块与所述回音抵消模块连接,所述回音抵消模块与所述音频的编解码模块,所述音频的编解码模块与所述音频的功放模块连接,所述音频的功放模块与所述回音抵消模块连接;设备和设备之间或者设备和客户端之间进行实时的全双工通信。

  进一步,所述音视频终端系统还包括人机交互模块,所述人机交互模块包括LCD显示屏、电容触摸屏模块和物理按键模块。通过这些功能模块,用户可以方便和简捷的控制家居智能终端,从而实现与手机端或者其它设备端的音频、视频通信。

  再进一步,所述音频模块中,音频转换器是AIC3101,信号从咪头录入,将声音信号变成模拟信号,通过AIC3101的MIC管脚接入到音频编译码芯片,TVL320AIC3101芯片的BCLK、WCLK、DIN、DOUT管脚和DM365的McBSP管脚连接,DM365的I2C_SCL和I2C_SDA连接AIC3101的SCL和SDA管脚,DM365和AIC3101是通过I2C总线进行连接的,并且通过I2C总线的寄存器配置,地址寻址,进行正常的通信;AIC3101的RESET引脚是一个低电平有效的复位脚,它这里连接DM365的GPIO55脚,通过设置GPIO口电位的高低来完成对芯片的复位;输出端的音频信号,经过AIC3101的PHLOUT声音输出端传输到功放芯片,把声音放大到合适的大小,由喇叭进行播放。

  更进一步,所述视频模块中,视频信号采集器是CCD摄像头,并将基于MAX485控制的云台作为CCD摄像头的载体;在视频采集前端设置芯片TVP5151对云台CCD摄像头采集进来的模拟视频信号进行量化处理;芯片TVP5151将标准的NTSC、PAL和SECAM信号转化为TMS320DM365支持的数字信号,TVP5151芯片和DM365处理器连接,实现视频采集模块。ng28(中国)网站

  所述视频模块中,AIP1A是一个模拟视频输入端口,所述AIP1A端口连接一个CCD摄像头,该摄像头以由MAX485控制的云台为载体,TVP5151视频编解码芯片和核心处理器通过I2C总线进行通信,将经过编码的数字视频信号,经过YOUT[7:0]引脚输出,并由YIN[7:0]引脚输入到核心处理器,从而实现视频数据的采集。

  所述视频模块中,在CCD摄像头的信号输入端外接旁路电容进行滤噪,视频输入端所提供的1.8V电源和地都用磁珠进行分离,从而形成了数字电源和模拟电源、数字地和模拟地。

  所述人机交互模块中,所述电容触摸屏的分辨率是480*272,电容触摸屏的核心芯片是FT5306,触摸屏驱动源码在读取触摸点坐标时,将触摸屏分为五块不等区域,修改触摸屏读取触摸点的坐标值的算法将触摸屏得分区ID从5提升到了16;其中buf[0]表示上下高位、buf[1]表示上下低位、buf[2]表示左右高位、buf[3]表示左右低位,X、Y分别为触摸点的横纵坐标值,其值公式(1)和公式(2)为:

  X、Y的坐标值用于打印输出以检测触摸定位精准度,ContactID是触摸点所在区域的id值,是驱动读取的位置,用于分区;

  本发明的技术构思为:设计一款方面老人使用的嵌入式音视频终端系统,本发明通过技术方案解决音频传输过程中的回音抵消问题,视频输入干扰问题,并设计快捷的人机交互界面,解决了其它智能终端音视频传输质量不高,使用繁琐,老年人操作不便等问题。本发明内容惠及民生,结合特殊群体的特殊需求,有针对的设计出快捷方便的音视频终端系统。本发明能提高民众生活质量,满足潜在应用需求,带给我们便捷和全新的体验。

  参照图1~图10,一种面向智能家居产品的音视频终端系统,所述音视频终端系统包括音频模块和视频模块,所述音频模块包括声音录入模块、音频的编解码模块、音频的功放模块和回音抵消模块,所述声音录入模块与所述回音抵消模块连接,所述回音抵消模块与所述音频的编解码模块,所述音频的编解码模块与所述音频的功放模块连接,所述音频的功放模块与所述回音抵消模块连接;设备和设备之间或者设备和客户端之间进行实时的全双工通信。

  进一步,所述音视频终端系统还包括人机交互模块,所述人机交互模块包括LCD显示屏、电容触摸屏模块和物理按键模块。通过这些功能模块,用户可以方便和简捷的控制家居智能终端,从而实现与手机端或者其它设备端的音频、视频通信。

  本发明中,为方便家居老人使用需要实现一键通话功能,即设备和设备之间或者设备和客户端之间进行实时的全双工通信,这就需要有声音录入模块、音频的编解码模块、音频的功放模块和回音抵消模块,以实现较高的音频清晰度和优良度。

  为了方便家居老人与家人实现良好的互动和交流,家居智能终端音视频系统设计有人机交互模块,主要包括LCD显示屏、电容触摸屏模块和物理按键模块。通过这些功能模块,用户可以方便和简捷的控制家居智能终端,从而实现与手机端或者其它设备端的音频、视频通信。

  音频模块:本发明用到的音频转换器是AIC3101。信号从咪头录入,将声音信号变成模拟信号,通过AIC3101的MIC管脚接入到音频编译码芯片。TVL320AIC3101芯片的BCLK、WCLK、DIN、DOUT管脚和DM365的McBSP管脚连接,DM365的I2C_SCL和I2C_SDA连接AIC3101的SCL和SDA管脚,DM365和AIC3101是通过I2C总线进行连接的,并且通过I2C总线的寄存器配置,地址寻址,进行正常的通信。AIC3101的RESET引脚是一个低电平有效的复位脚,它这里连接DM365的GPIO55脚,通过设置GPIO口电位的高低来完成对芯片的复位。输出端的音频信号,经过AIC3101的PHLOUT声音输出端传输到功放芯片,把声音放大到合适的大小,由喇叭进行播放。其系统结构框图如图1所示。

  TLV320AIC3101是一款低消耗的串行音频编解码芯片,功率只有14mW,需要3.3V模拟电压供电,并具有本地播放和回放功能,它还包含多个AGC以及多个可输入输出的可编程半差分或者全差分配置。TLV320AIC3101广泛用于众多音频系统中,音频编码模块的设计原理如图2所示。

  本发明在音频采集输入端,采用一个微型咪头作为拾音器,ng28(中国)网站进行音频信号的输入,该拾音器具有体积小、功耗小、并且具有较高灵敏度等优点,其与设备的连接共有三根线,电源线,信号线和地线。适合家居智能终端的设计要求。喇叭采用的是8欧,功率为0.5W,信噪比是93±3dB,直径是50mm,厚度是6mm。声音的采集模块电路图如图3。

  经过AIL3101芯片进行解码之后的音频信号从HPLOUT引脚输出,该信号先通过C15电容和L5电感先进行直流去噪,然后该信号经过R274和R275分压(可调节R276、R279、R278、R274的阻值,从而调节声音大小),然后通过RC高通滤波器,截止频率设为160Hz,将得到的信号输入SGM489IYDE8G芯片进行放大,再从OUTPUT1(VO+)和(VO-)两个引脚连接到喇叭输出。注意输出信号的功率应该大于等于喇叭的功率,这样才可以使喇叭的声音效果饱满,本发明选用的喇叭功率为0.5W。

  由于咪头会再次拾取喇叭的音频信号,造成回音的干扰,所以在输入信号和输出信号之间加上一个回音抵消模块是必须的。回音抵消模块将输入信号(包括录入的喇叭信号)MICO+与输出信号OUTPUT1互相抵消,得到纯净的信号MIC+。

  本发明用到的回音抵消模块是FM1188,FM1188语音处理器可以实现低功率高效率的处理回声抑制和降噪,正常工作时仅消耗35MW的功率,很适合用于电池供电的电子产品。经过回音抵消之后的输入信号MIC+作为TVL320AIC3101音频转换器的输入进行编码。3101芯片也可以对输出信号进行译码,译码后的信号输入到SGM4891YDE8G音频功率放大器,然后通过喇叭输出。另外,SGM4891的输入端可以通过调节阻值来控制声音大小。

  视频模块:本发明运用的视频信号采集器是CCD摄像头,并将基于MAX485控制的云台作为CCD摄像头的载体。在视频采集前端需要一个AD芯片对云台CCD摄像头采集进来的模拟视频信号进行量化处理。选用TI公司推出的专门用于视频采集前端对视频信号进行编码的芯片TVP5151。TVP5151可以将标准的NTSC、PAL和SECAM信号转化为TMS320DM365支持的数字信号。TVP5151芯片和DM365处理器的连接,实现本发明中视频采集模块的设计。具体视频采集模块流程图见图6。

  AIP1A是一个模拟视频输入端口,本发明的AIP1A端口连接了一个CCD摄像头,该摄像头以由MAX485控制的云台为载体。TVP5151视频编解码芯片和核心处理器通过I2C总线。之后,将经过编码的数字视频信号,经过YOUT[7:0]引脚输出,并由YIN[7:0]引脚输入到核心处理器,从而实现视频数据的采集,如图8所示。

  本发明在进行原理图设计时,考虑到视频信号的输入很容易扰,所以在CCD摄像头的信号输入端外接了旁路电容进行滤噪,以防止信号串扰。视频输入端所提供的1.8V电源和地都用磁珠进行分离,从而形成了数字电源和模拟电源、数字地和模拟地。

  人机交互模块:家居智能音视频终端系统的人机交互模块主要包括LCD显示屏、电容触摸屏模块和物理按键模块。通过这些功能模块,用户可以方便和简捷的控制家居智能终端,从而实现与手机端或者其它设备端的音频、视频通信。

  首先介绍LCD液晶屏,本发明显示屏采用4.3寸LCD液晶屏,该显示屏是480*272的分辨率。该液晶屏的背光电压由RT9293芯片提供,该芯片所提供电压与负载有关。另外,液晶屏和DM365的显示模式也不同,为了达到显示屏和DM365兼容的目的,将LCD液晶屏的R0和R1连接、G0和G1连接、B0和B1连接,然后将液晶屏的R[2:7]、G[2:7]、B[2:7]分别连接DM365的YOUT_R[2:7]、YOUT_G[2:7]、YOUT_B[2:7]管脚,具体的LCD液晶屏接口与DM365的连接方式详如上图9。

  接下来介绍触摸屏,本发明所采用的触摸屏是电容触摸屏,其分辨率也是480*272,其中电容触摸屏的核心芯片是FT5306,触摸屏接口与DM365的连接电路详见图10。触摸屏驱动源码在读取触摸点坐标时,将触摸屏分为五块不等区域。为了精确,修改了触摸屏读取触摸点的坐标值的算法将触摸屏得分区ID从5提升到了16,提高了触摸屏精度:

  其中buf[0]表示上下高位、buf[1]表示上下低位、buf[2]表示左右高位、buf[3]表示左右低位,X、Y分别为触摸点的横纵坐标值,其值公式(1)和公式(2)为:

  X、Y的坐标值用于打印输出以检测触摸定位精准度,ContactID是触摸点所在区域的id值,是驱动读取的位置,用于分区。

  上述实施例用来解释说明本发明,而不是对本发明进行限制,在本发明的精神和权利要求的保护范围内,对本发明做出的任何修改,都落入本发明的保护范围。


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