一种USB/PCIe到VGA/DVI的转换方法和系统转让专利

申请号 : CN200610140642.7

文献号 : CN100590588C

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相似专利:

发明人 : 郭子华严小平

申请人 : 联想(北京)有限公司

摘要 :

公开了一种从USB/PCIe到VGA/DVI的转换方法和系统。该系统包括数据发送装置和数据接收装置,数据发送装置包括:采集单元,采集视频信号中的屏幕数据和/或音频数据;以及本地USB/PCIe控制器,控制USB/PCIe总线发送数据;数据接收装置包括:远端USB/PCIe控制单元,控制USB/PCTe总线接收数据并解协议和解压缩;缓存单元,控制将USB/PCIe控制单元解码出来的音视频数据放到存储器中进行缓存;输出单元,将缓存中的屏幕数据和/或音频数据转换成VGA/DVI显示设备支持的格式和/或音频格式。本发明可以仅仅将视频信号中的动态变化数据发送给显示设备,因此节省了带宽。

权利要求 :

1.一种从USB/PCIe到VGA/DVI的转换系统,包括数据发送装 置和数据接收装置,其中所述数据发送装置包括:

采集单元,用于采集视频信号中的屏幕数据和/或音频数据; 以及本地USB/PCIe控制单元,用于对所述屏幕数据和/或音频数 据进行编码,并通过USB/PCIe总线发送所述编码的屏幕数据和/或音 频数据;

所述数据接收装置包括:

远端USB/PCIe控制单元,用于控制USB/PCTe总线接收所 述编码的屏幕数据和/或音频数据,并进行解码;

缓存单元,用于控制将所述远端USB/PCIe控制单元解码得 到的音视频数据放到存储器中进行缓存;以及输出单元,用于将缓存中的所述屏幕数据和/或音频数据转换 成VGA/DVI显示设备支持的格式和/或音频格式。

2.如权利要求1所述的转换系统,其特征在于,所述数据发送装置还包括:

压缩装置,用于利用预定的压缩算法对所述屏幕数据和/或音 频数据进行压缩;

所述数据接收装置还包括:

解压装置,用于利用预定的解压算法对所述压缩的屏幕数据 和/或音频数据进行解压。

3.如权利要求1或2所述的转换系统,其特征在于,所述转换 系统支持多会话功能,以及所述数据发送装置还包括:

输入/输出映射单元,用于将远端的输入/输出操作映射成本 地的输入/输出操作;

所述数据接收装置还包括:

输入/输出接口单元,用于连接键盘/鼠标,以便于用户进行 输入/输出操作。

4.如权利要求3所述的转换系统,其特征在于,由嵌入式CPU、 FPGA或者专用芯片来实现所述数据接收装置。

5.一种USB/PCIe到VGA/DVI的转换方法,包括步骤:从信号源采集屏幕数据和/或音频数据,并对所述屏幕数据和/或 音频数据进行编码;以及通过USB/PCIe总线发送所述编码的屏幕数据和/或音频数据;

其中,通过USB/PCTe总线接收所述编码的屏幕数据和/或音频数 据,并进行解码,将解码得到的音视频数据放到存储器中进行缓存, 将所述屏幕数据和/或音频数据转换成其支持的VGA/DVI格式和音频 格式,并在VGA/DVI显示设备和/或音响设备上呈现出来。

6.如权利要求5所述的转换方法,其特征在于,还包括:在发送步骤之前用预定的压缩算法对屏幕数据和/或音频数据进 行压缩的步骤;和在转换步骤之前,对压缩的屏幕数据和/或音频数据进行解压的步 骤。

7.如权利要求6所述的转换方法,其特征在于,还包括:通过USB/PCIe总线发送控制命令的步骤;以及在VGA/DVI显示设备和/或音响设备接收所述控制命令。

说明书 :

技术领域

本申请涉及个人计算机的接口转换,具体涉及一种从USB/PCIe 接口到VGA/DVI接口的转换方法和系统。

背景技术

由于各种接口技术的发展,笔记本作为一种便携式计算机,其要 支持的外围接口越来越多,例如USB、串并口、网口、VGA输出口 和DVI接口等。因此,要支持所有这些接口,笔记本将变得很笨重。 针对此问题,业界提出了基于USB的端口复制器(port replicator)或 USB停靠站(docking station)的概念。即,设计一个附件,以USB 接口的形式外接在笔记本外面或扣在笔记本底座下面,而将各种接口 集成在该外设上,从而大大简化笔记本本身的接口设计,其只需支持 最常用的几个接口即可。USB停靠站正成为笔记本领域最为重要的附 件。图1是USB停靠站的一个示意图。如图1所示,USB停靠站一 侧通过USB总线与笔记本连接,另一侧连接到外部存储设备如SD卡 以及图像捕获设备如摄像头等等。USB停靠站将来自笔记本的数据信 号转换成与外部存储器适配的数据格式,存储在其中;并且从图像捕 获设备获得其采集的图像信号,通过USB接口传送给主机。
目前,USB停靠站中的其它接口,如USB接口到并口、USB到 以太网接口等都有成熟的转换芯片,因此很容易实现。但是,对于USB 如何支持第二个显示设备,即USB到VGA/DVI则没有相应成熟的解 决方案。
专利文献1(US2004117538)提出了一种方法,以去掉主机中的 显卡,而直接将OS产生的显示输出信号,输出到USB接口上,从 USB接口原封不动地传输到另外一个远端的模块上,该模块再将信号 重新生成VGA信号,从而直接输出到VGA显示设备上。
专利文献2(US2002135584)提出了一种使用USB接口驱动双模 式显示设备的子显示设备的视频图形适配器,其中,将USB输出的视 频信号直接存储到一个存储区区域,然后通过一个D/A将存储区域内 的视频信号转成模拟VGA信号输出。

发明内容

鉴于上述问题,完成了本发明。本发明的目的是一种从USB/PCIe 接口到VGA/DVI接口之间的转换方法和系统。
在本发明的一个方面,提出了一种从USB/PCIe到VGA/DVI的转 换系统,包括数据发送装置和数据接收装置,其中所述数据发送装置 包括:采集单元,用于采集视频信号中的屏幕数据和/或音频数据;以 及本地USB/PCIe控制单元,用于对所述屏幕数据和/或音频数据进行 编码,并通过USB/PCIe总线发送所述编码的屏幕数据和/或音频数据; 所述数据接收装置包括:远端USB/PCIe控制单元,用于控制 USB/PCTe总线接收所述编码的屏幕数据和/或音频数据,并进行解码; 缓存单元,用于控制将所述远端USB/PCIe控制单元解码得到的音视 频数据放到存储器中进行缓存;以及输出单元,用于将缓存中的所述 屏幕数据和/或音频数据转换成VGA/DVI显示设备支持的格式和/或 音频格式。
此外,根据本发明的一个实施方式,所述数据发送装置还包括: 压缩装置,用于利用预定的压缩算法对所述屏幕数据和/或音频数据进 行压缩;所述数据接收装置还包括:解压装置,用于利用预定的解压 算法对所述压缩的屏幕数据和/或音频数据进行解压。
此外,根据本发明的一个实施方式,由嵌入式CPU、FPGA或者 专用芯片来实现所述数据接收装置。
此外,根据本发明的一个实施方式,所述数据发送装置还包括: 输入/输出映射单元,用于将远端的输入/输出操作映射成本地的输入/ 输出操作;所述数据接收装置还包括:输入/输出接口单元,用于连接 键盘/鼠标,以便于用户进行输入/输出操作。
在本发明的另一方面,提出了一种USB/PCIe到VGA/DVI的转换 方法,包括步骤:从信号源采集屏幕数据和/或音频数据,并对所述屏 幕数据和/或音频数据进行编码;以及通过USB/PCIe总线发送所述编 码的屏幕数据和/或音频数据;其中,通过USB/PCTe总线接收所述编 码的屏幕数据和/或音频数据,并进行解码,将解码得到的音视频数据 放到存储器中进行缓存,将所述屏幕数据和/或音频数据转换成其支持 的VGA/DVI格式和音频格式,并在VGA/DVI显示设备和/或音响设备 上呈现出来。
此外,根据本发明的一个实施方式,所述方法还包括:在发送步 骤之前用预定的压缩算法对屏幕数据和/或音频数据进行压缩的步骤; 和在转换步骤之前,对压缩的屏幕数据和/或音频数据进行解压的步 骤。
此外,根据本发明的一个实施方式,所述方法还包括:通过 USB/PCIe总线发送控制命令的步骤;以及显示设备和/或音响设备接 收所述控制命令。
利用本发明的上述结构,由于仅仅将视频信号中的动态变化屏幕 数据或全屏数据经过压缩后通过USB接口发送给了显示设备端,因此 节省了带宽。此外,本发明可以由低成本的嵌入式CPU、FPGA或者 专用芯片形成,降低了系统的复杂度。

附图说明

从下面结合附图的详细描述中,本发明的上述特征和优点将更明 显,其中:
图1示出了现有的USB停靠站的示意图;
图2示出了根据本发明第一实施方式的USB/PCIe接口到 VGA/DVI接口的转换系统的框图;
图3是用来说明在第一实施方式的数据打包过程中所形成的数据 分组的格式的示意图;
图4示出了在第一实施方式的转换系统中的数据接收装置的一个 实例;以及
图5示出了根据本发明第二实施方式的USB/PCIe接口到 VGA/DVI接口的转换系统的框图。

具体实施方式

下面,参考附图详细说明本发明的优选实施方式。在附图中,虽 然示于不同的附图中,但相同的附图标记用于表示相同的或相似的组 件。为了清楚和简明,包含在这里的已知的功能和结构的详细描述将 被省略,否则它们将使本发明的主题不清楚。
图2示出了根据本发明第一实施方式的USB/PCIe接口到 VGA/DVI接口转换系统的结构框图。
如图2所示,第一实施方式的转换系统包括:构造在诸如笔记本 之类的主机内部的数据发送装置100;位于远端的VGA/PCI显示设备 300和音响设备400;以及与显示设备300和音响设备400连接,用于 接收来自主机端的多媒体数据,并将其转换成VGA/PCI显示设备支持 的格式的数据接收装置200。
数据发送装置100包括:视频采集单元110,它从诸如笔记本之 类的主机采集当前的视频信号中的动态变化屏幕数据或全屏数据,而 不是所有的视频数据;音频采集单元120,它从主机采集与当前的视 频信号同步的音频信号,或者单独的音频信号,以得到音频数据;数 据压缩单元130,它用预定的压缩算法,例如MPEG或者JPEG压缩 算法,对视频采集单元110和音频采集单元120所采集的屏幕数据和 音频数据进行压缩,输出压缩数据;打包单元140,它基于预定的协 议将压缩数据形成相应格式的数据分组;USB/PCIe控制器,用于通过 USB/PCIe接口传输打包单元所形成的数据分组;以及发端控制器150, 它用于控制上述的各个单元,例如控制音视频数据的同步、特定数据 分组压缩与否以及信令交互(如模式切换等)。
数据接收装置200包括:USB/PCIe控制器260,它是与数据发送 装置100中的USB/PCIe控制器相同的控制器,用于控制从USB/PCIe 接口接收从数据发送装置100发送来的数据分组;解包单元240,它 按照与打包所采用的协议相同的协议对USB/PCIe控制器260所接收 的数据分组进行解包,得到压缩或者未压缩的屏幕数据/音频数据;收 端控制器250,它控制数据发送装置200的各个单元,例如控制音视 频数据的同步,特定数据分组的压缩与否、以及信令交互等等操作; 数据解压缩单元230,在收端控制器250判断当前接收的数据分组是 已压缩的情况下,用预定的数据压缩算法对压缩数据进行解压缩操作, 获得屏幕数据和音频数据,以及视频/音频输出单元210将屏幕数据转 换成VGA格式的视频信号,输出到VGA/DVI显示设备300,进行显 示,以及对音频数据进行D/A转换,输出到音响设备400。
此外,数据接收装置200还包括缓存单元(未示出),用于控制将 USB/PCIe控制单元解码出来的音视频数据放到存储器中进行缓存。在 这种情况下,输出单元210将缓存的屏幕数据转换成VGA/DVI格式 的视频数据,输出到VGA/DVI显示设备300。
此外,在收端控制器250判断接收解包单元240输出的数据分组 是未压缩数据分组,这直接将数据分组传输给视频/音频输出单元,将 屏幕数据或者音频数据转换成相应的显示信号和模拟音频信号,在 VGA/DVI显示设备300上显示和由音响设备400输出。
图3示出了在本发明第一实施方式中打包单元进行打包所使用的 数据分组的格式。如图3所示,‘同步标志’用于数据发送装置100 和数据接收装置200之间的首次同步以及数据传输过程中失步时重新 同步使用;‘类型’表示当前的数据分组一个视频数据分组还是音频 包,还是控制信令包等,此外它还标志是数据分组是压缩的还是未压 缩的;‘包长’表示该数据分组的长度;‘填充长度’表示该数据分组 除了有效数据外,填充信息的长度;‘数据体’表示实际的报文信息, 对于视频,可能还包括坐标信息等;‘CRC’用于数据分组的校验。
如上所述,当数据接收装置200中的收端控制器250可以通过接 收的数据分组中的‘类型’字段来判断接收的数据分组是压缩还是未 压缩,以及是视频数据分组还是音频数据分组。在数据分组中的数据 是压缩数据的情况下,由数据解压缩单元230对压缩数据进行解压, 获得相应的屏幕数据和/或音频数据。
此外,当主机端播放的视频配置发生变化的情况下,例如主机显 示模式从1024×768变为720×480时,发端控制器150将显示设备配 置信息在打包单元140中形成控制信令包,通过USB接口发送给数据 接收装置200。数据接收装置200中的收端控制器250按照接收的控 制信令包中的显示设备配置信息,重新配置远端的显示设备,为后续 的显示做好准备。
图4是用来说明第一实施方式中的数据接收单元的具体实现的实 例。
图2转换模块的实现可以用传统的嵌入式CPU方式,也可以用 FPGA/ASIC方式实现。例如,图4示出了以FPGA方式实现USB到 VGA转换时的框图。如图4所示,Cy680001是一个USB控制器,它 与FPGA内部的USB模块连接,其中在USB模块中实现了数据分组 的解包、解压缩等等操作。在FPGA中,DDR模块与外部的RAM, 即MT46v连接,为USB控制模块的操作提供存储空间。例如USB控 制模块将解包和解压缩之后得到的屏幕数据和音频数据在DDR控制 模块的控制下存储到RAM所提供的存储空间之中,提供给VGA控制 模块,以将屏幕数据转换成VGA格式的视频信号,然后提供给 ADV7125,将数字信号转换成模拟信号,显示在显示设备上。
图5示出了根据本发明第二实施方式的转换系统的框图。
如图5所示,当要实现一拖二的终端时,需要数据发送端支持多 会话功能,并且能够将来自远端的诸如键盘/鼠标的I/O操作映射成本 地的操作。这样,主机会将远端显示设备的显示以及键盘/鼠标操作看 作是本地的第二个用户的。除了键盘/鼠标I/O映射单元170和多会话 处理驱动180之外,其他的组成部件与第一实施方式中的数据发送装 置100的结构相同,这里不再详细说明。
同样,在这种情况下,数据接收装置200还具备键盘/鼠标接口 270,用于连接诸如键盘/鼠标这样的输入装置270。这样,在连接了 输入设备270之后,用户也可以在远端进行与本地相同的操作,例如 文字处理,网络浏览等等。在这种情况下,收端控制器250将输入装 置270的各种输入命令和控制信息通过USB/PCI总线发送给主机端的 数据发送装置100,由键盘/鼠标I/O映射单元170映射为本地的操作, 送到多会话处理驱动180进行处理。
从图中可以看出,除了输入装置270之外,第二实施方式的数据 接收装置200的结构与第一实施方式的数据接收装置200的结构相同, 这里不再详细描述。另外,在这种方式下,接收端可以是各种形态, 例如一个带键盘鼠标输入的停靠站加一个外接的显示器;也可以是做 成一个完全的笔记本电脑形态,只是没有CPU/OS/硬盘等等,所有应 用程序的执行都在发端,这个假笔记本只有I/O功能。
上面的描述仅用于实现本发明的实施方式,本领域的技术人员应 该理解,在不脱离本发明的范围的任何修改或局部替换,均应该属于 本发明的权利要求来限定的范围,因此,本发明的保护范围应该以权 利要求书的保护范围为准。