Система и способ управления программируемым мультимедийным контроллером

Система и способ управления программируемым мультимедийным контроллером

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в основном относится к взаимодействию устройств и управлению ими и, более конкретно, к программируемому мультимедиа-контроллеру, обеспечивающему коммутацию и управление аудио- и видеоустройствами, телефонными устройствами, устройствами обработки данных, обеспечения безопасности, на основе моторов, на основе реле и/или электронными устройствами других типов.

Уровень техники

Быстрый рост объема предложения потребительских электронных устройств на рынке обусловлен падением стоимости электронной аппаратуры и появлением новых носителей информации. С одной стороны, такое развитие дает пользователям новые возможности при одновременном снижении стоимости; с другой стороны, оно порождает новые проблемы с точки зрения взаимосвязи, совместимости и управления.

Например, в прошлом пользователь имел возможность построить домашнюю стереосистему, "связав" ее компоненты минимальным числом соединений. Такие соединения в общем случае представляли собой аналоговые кабели или простые провода. При этом стереосистемы имели невысокие возможности по совместной работе с другими устройствами; кроме того, управление ими было примитивным и ограничивалось аналоговыми регуляторами и кнопками на лицевой панели модуля. Современные аудиокомпоненты поддерживают обработку многоканального объемного звука и множество форматов обмена аналоговыми и видеосигналами по различным типам соединений. Появилась возможность взаимного соединения множества устройств, но при этом возникло много проблем совместимости новых и конкурирующих форматов подключений. Для многих устройств взаимодействие и взаимное управление реализуется с большими трудностями. Например, задача записи аудиосигнала с аналогового проигрывателя на цифровой МР3-проигрыватель, которая достаточно проста при абстрактном рассмотрении, на практике в общем случае означает необходимость определенных действий по подключению кабелей и конфигурированию.

В то же время управление электронными устройствами стало намного более сложным, и пользователь имеет дело с множеством различных устройств дистанционного управления и типов интерфейсов, каждый из которых в общем случае уникален для каждого конкретного электронного устройства. Например, пользователю, желающему посмотреть фильм на DVD с приглушенным светом и выключенным телефонным звонком, скорее всего, придется воспользоваться тремя пультами дистанционного управления: от DVD-проигрывателя, от телевизора и от аудио/видеоресивера, а также, возможно, контроллером устройств, таким как контроллер освещения Х10™, и органами управления телефона.

Подобные затруднения возникают не только в области приложений аудио/видео, но и во многих других областях, связанных с управлением устройствами. Например, пользователю может потребоваться организовать взаимодействие домашней системы безопасности, системы полива и системы освещения таким образом, что в отсутствие пользователя будет активизироваться определенная схема работы безопасности/полива/освещения. В обычном случае пользователю, желающему получить такую систему, придется выполнить определенные действия с отдельными интерфейсами управления, в каждом из которых реализована отдельная, как правило, сложная схема управления.

Еще более очевидные трудности со взаимодействием наблюдаются в коммерческих предприятиях, где обычно имеется большое количество электронных устройств. Магазины, рестораны, студии звукозаписи, киностудии и другие общественные места коммерческого характера, где требуется управление и коммутация аудио-, видеоустройств и широкого диапазона устройств других типов, сталкиваются с серьезными проблемами совместимости и управления. Многие существующие решения оказываются чрезмерно дорогими, негибкими и трудно конфигурируемыми; как следствие, даже небольшие изменения в конфигурации системы требуют участия разработчика программного обеспечения или другого профессионального программиста.

Кроме того, многие домашние и коммерческие пользователи реализуют возможности своих электронных устройств в недостаточной степени, поскольку применяют лишь минимальное число соединений и управляют устройствами лишь самым элементарным образом. Таким образом, существует необходимость в создании интегрированного устройства, реализующего управление и взаимное соединение аудио- и видеоустройств, телефонных устройств, устройств обработки данных, обеспечения безопасности, на основе моторов, на основе реле и/или других типов электронных устройств. Такая система может обеспечивать создание конвергентного решения за счет связи электронных устройств функционально совместимым способом, т.е. построение интегрированного решения. Помимо этого, такая система должна иметь широкие возможности по настройке, позволяющие конфигурировать и управлять системой пользователю, не имеющему серьезных навыков в области разработки программного обеспечения.

Раскрытие изобретения

В настоящем изобретении в основном описывается интегрированный программируемый мультимедиа-контроллер, обеспечивающий коммутацию и управление аудио- и видеоустройствами, телефонными устройствами, устройствами обработки данных, обеспечения безопасности, устройствами с приводом от двигателя, на основе реле и/или электронными устройствами других типов. В ее составе имеются аудиокоммутатор и видеокоммутатор, которые связаны с микроконтроллером и подсистемой обработки. Аудиокоммутатор и видеокоммутатор также связаны с модулями ввода и вывода звука и видео. Эти модули принимают и выдают сигналы в множестве аналоговых и цифровых форматов и, таким образом, позволяют соединять систему с широким диапазоном устройств. Для коммутации в системе входящие аудио- и видеосигналы преобразуются в общие цифровые форматы.

При поступлении управляющей команды от микроконтроллера и подсистемы обработки аудио- и видеокоммутаторы направляют цифровые сигналы в соединения с модулями вывода. Перед выводом сигналов модулями вывода эти цифровые сигналы преобразуются в необходимые выходные форматы. Коммутация между входами и выходами может выполняться изолированно, т.е. конкретный вход будет соединяться с конкретным выходом, или по всему модулю, т.е с выбранного модуля на другой модуль будут подаваться сигналы с группы входов.

Помимо аудио- и видеоустройств, программируемый мультимедиа-контроллер может соединяться с широким разнообразием других внешних устройств посредством проводных соединений, таких как RS232 и Ethernet, и/или беспроводных соединений, таких как инфракрасное соединение, радиочастотное соединение, соединение Bluetooth, ZigBee или другое подходящее соединение. За счет этого обеспечивается поддержка управления телефонными устройствами, устройствами обеспечения безопасности, с приводом от двигателя, на основе реле и/или электронными устройствами других типов.

В одном варианте осуществления подсистема обработки программируемого мультимедиа-контроллера включает в себя один или несколько компьютеров. Компьютеры могут представлять собой универсальные персональные компьютеры малого форм-фактора, функционально связанные с программируемым мультимедиа-контроллером посредством соединительной платы. При этом универсальные компьютеры подходящей формы и размера, имеющиеся в широкой продаже, могут быть встроены в корпус программируемого мультимедиа-контроллера и использоваться в составе системы в качестве мощностей по обработке; на них также могут выполняться прикладные программы. В другом варианте осуществления могут использоваться компьютеры, устанавливаемые в стойки, или другие автономные компьютеры, подключаемые к домашнему мультимедиа-контроллеру не через соединительную плату, а по сетевому соединению. В любом из этих вариантов осуществления на компьютерах может быть сконфигурировано распределение нагрузки и/или избыточность.

В другом варианте осуществления управлять программируемым мультимедиа-контроллером может мультимедиа-проигрыватель, например DVD-проигрыватель или другое устройство, обеспечивающее отображение данных и генерацию выходного сигнала согласно выбору варианта пользователем, как частью встроенной управляющей техники. При выборе пунктов меню или других объектов мультимедиа-проигрыватель внедряет информацию управления в выходной сигнал. Например, если мультимедиа-проигрывателем является DVD-проигрыватель, пользователь может выбирать пункты меню DVD, при этом в аудиосигнал, генерируемый DVD-проигрывателем, внедряется предопределенная информация, соответствующая выбору. Внедренная информация управления передается программируемому мультимедиа-контроллеру по радиоканалу или проводному соединению, далее эта информация декодируется и на ее основе генерируются команды управления, используемые системой. В одном варианте осуществления методика внедрения управляющей информации представляет собой методику управления с заимствованием бита, т.е. для хранения внедренной информации управления используется наименьший значащий бит каждого слова цифрового аудиосигнала. В другом варианте осуществления методика внедрения управляющей информации представляет собой методику управления с тональным сигналом, т.е. в ответ на выбор варианта пользователем устройство управления генерирует тональный аудиосигнал, который декодируется программируемым мультимедиа-контроллером, который, в свою очередь, генерирует определенную команду управления.

В еще одном варианте осуществления программируемый мультимедиа-контроллер реализует функцию наложения видеоизображений, которая позволяет выводить динамическое видеоизображение, неподвижные кадры и/или текст поверх изображения в любом требуемом месте экрана. Такие накладываемые изображения могут содержать компьютерную графику, генерируемую подсистемой обработки, для визуальной демонстрации информации различных типов пользователю. Область экрана может сдвигаться по одному кадру, что позволяет, например, создавать "движущееся" наложенное изображение или другой специальный эффект. В одном варианте осуществления настоящего изобретения подсистема обработки изменяет цвета, связанные с пикселями в определенной области видеокадра, на предопределенный цвет. Затем видеомикшер распознает появление пикселей предопределенного цвета и подставляет в каждый пиксель, содержащий такой цвет, данные, поступающие от подсистемы обработки. Таким способом, на каждый кадр видеосигнала могут накладываться данные из другого источника. Такая методика может быть легко расширена путем использования нескольких предопределенных цветов, что позволяет выполнять многократное независимое наложение видеоизображений.

В еще одном варианте осуществления программируемый мультимедиа-контроллер может быть связан с дополнительными программируемыми мультимедиа-контроллерами через порт расширения, позволяющий легко масштабировать систему при необходимости дополнительных соединений.

Краткое описание фигур чертежей

Далее приводится более подробное описание изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, при этом сходные числовые ссылки указывают на идентичные или функционально подобные элементы. На чертежах:

на фиг.1 представлена блок-схема программируемого мультимедиа-контроллера, соединенного с множеством устройств, согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг.2 приведена блок-схема аппаратной архитектуры аппаратных средств высокого уровня в системе на фиг.1;

на фиг.3 приведена блок-схема аудиокоммутатора, связанного со множеством модулей ввода и вывода, согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг.4 приведена блок-схема примерного модуля ввода цифрового аудиосигнала;

на фиг.5 приведена блок-схема примерного модуля ввода аналогового аудиосигнала;

на фиг.6 приведена блок-схема примерного модуля ввода цифрового видеосигнала с мультимедиа-интерфейсом высокой четкости (High-Definition Multimedia Interface, HDMI);

на фиг.7 приведена блок-схема примерного порта внешнего аудио/видеосигнала;

на фиг.8 приведена блок-схема примерного модуля вывода цифрового аудиосигнала;

на фиг.9 приведена блок-схема примерного модуля вывода аналогового аудиосигнала;

на фиг.10 приведена блок-схема примерного модуля вывода цифрового видеосигнала с HDMI;

на фиг.11 приведена блок-схема примерного видеокоммутатора, соединенного со множеством модулей ввода и вывода, согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг.12 приведена блок-схема примерного модуля ввода аналогового видеосигнала

на фиг.13 приведена блок-схема примерного комбинированного модуля ввода аналогового и цифрового видеосигнала;

на фиг.14 приведена блок-схема примерной подсистемы обработки согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг.15 показано множество портов подключения на примерном универсальном персональном компьютере малого форм-фактора в трехмерном виде;

на фиг.16 показана часть передней панели программируемого мультимедиа-контроллера, изготовленного в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения, с двумя универсальными персональными компьютерами малого форм-фактора, вставленными в отсеки;

на фиг.17а приведена блок-схема модулей управления, соединенных с программируемым мультимедиа-контроллером согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения;

на фиг.17b приведена блок-схема примерной методики внедрения управляющей информации на основе управления с заимствованием бита;

на фиг.18 приведена блок-схема примерной схемы взаимосвязи и расширения аудиосистемы;

на фиг.19 приведена блок-схема примерной схемы взаимосвязи и расширения видеосистемы;

на фиг.20 приведена блок-схема с двумя программируемыми мультимедиа-контроллерами, используемыми в примерном приложении, в данном случае в приложении профессиональной аудиозаписи и микширования.

Осуществление изобретения

На фиг.1 приведена блок-схема программируемого мультимедиа-контроллера 100, соединенного со множеством устройств, согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения. Термин "программируемый мультимедиа-контроллер" следует широко понимать как устройство, имеющее функцию управления, коммутации потоков данных и/или взаимодействия с широким кругом различных электронных устройств, таких как аудио- и видеоустройства, телефонные устройства, устройства обработки данных, обеспечения безопасности, на основе моторов, на основе реле и/или другие типы электронных устройств. При взаимодействии с этими устройствами программируемый мультимедиа-контроллер может осуществлять функции интегрированного решения для управления мультимедиа-функциями.

В примерном варианте осуществления программируемый мультимедиа-контроллер 100 связан с широким диапазоном аудио/видеокомпонентов, таких как проигрыватель 105 компакт-дисков (CD), проигрыватель 110 цифровых универсальных дисков (DVD), аудио/видеоресивер 115, телевизор 120, персональный мультимедиа-проигрыватель 125, колонки 122, микрофон 123 и/или видеокамера 124. Программируемый мультимедиа-контроллер может также быть соединен с телефонным оборудованием, таким как телефонная сеть 130 и телефонные трубки 132. Телефонная сеть 130 может представлять собой телефонную сеть общего пользования (publicly switched telephone network, PSTN), цифровую сеть комплексного обслуживания (Integrated Services Digital Network, ISDN) или другую систему связи.

Кроме того, программируемый мультимедиа-контроллер может взаимодействовать с разнообразными системами 135 освещения и/или домашней автоматизации. Эти устройства могут работать по протоколу Х10, разработанному pico Electronics, протоколу INSTEON™, разработанному SmartHome, Inc, стандарту CEBus, контролируемому Промышленным советом CEBus, или другому известному протоколу домашней автоматизации или управления. Аналогичным образом, контроллер может быть связан с устройствами 137 на основе моторов и/или реле, которые могут включать в себя, например, систему отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (heating, ventilation and air conditioning, HVAC), дренажную систему, систему автоматического затенения или жалюзи, электронный дверной замок и другие типы устройств.

Мультимедиа-контроллер подключается к компьютерной сети, такой как Интернет 140. Кроме того, он может быть соединен с персональным компьютером (personal computer, PC) 145, системой 150 видеоигр, домашнего оборудования 165 записи и другими устройствами. Далее, может быть предусмотрен один или несколько пультов 170 дистанционного управления, предназначенных для управления функциями контроллера и/или управления устройствами, связанными с контроллером. Такие пульты дистанционного управления могут связываться с контроллером по проводному сетевому соединению, инфракрасному соединению, радиочастотному каналу, каналу Bluetooth™, каналу ZigBee™ или другому подходящему каналу передачи данных.

В дополнение к обеспечению взаимодействия с широким кругом устройств, программируемый мультимедиа-контроллер может комбинировать, синтезировать и обрабатывать другими способами различные типы данных и за счет этого поддерживать реализацию интегрированного мультимедийного решения для пользователя. Более подробное описание реализуемых различных новых функций и возможностей содержится в документе с последовательным номером 11/314,112, имеющем название ПРОГРАММИРУЕМЫЙ МУЛЬТИМЕДИА-КОНТРОЛЛЕР С ПРОГРАММИРУЕМЫМИ ФУНКЦИЯМИ, автор Роберт П. Мадонна и др., включенном в настоящий документ посредством ссылок.

В целях облегчения вышеописанных процессов соединения и обработки программируемый мультимедиа-контроллер 100 может иметь модульную конструкцию. Например, в одном варианте осуществления программируемый мультимедиа-контроллер 100 имеет в своем составе двенадцать отдельных модулей ввода и вывода, каждый из которых имеет набор портов подключения. Модули ввода и вывода вставляются в разъемы или модульные отсеки программируемого мультимедиа-контроллера 100. Модули соединяются с общей платой, которая обеспечивает подключение к остальной части системы. Применение модульной конструкции позволяет пользователю выбирать конкретные модули по своим потребностям, и система может быть адаптирована к конкретной сфере применения. Кроме того, может быть снижена стоимость начальной покупки за счет того, что пользователь может купить систему в базовой конфигурации с ограниченными возможностями и затем расширять систему путем покупки дополнительных модулей. Ниже описывается несколько примеров модулей со ссылками на фиг.4-10, 12 и 13. Из описания видно, что может использоваться множество разнообразных дополнительных модулей, и, соответственно, данное описание может относиться и к другим возможным конфигурациям. Кроме того, из описания видно, что могут использоваться несколько программируемых мультимедиа-контроллеров, которые после соединения образуют большую систему; таким образом, модульное решение реализуется на уровне контроллеров. Подробные сведения относительно такой взаимосвязи и расширения приводятся далее со ссылками на фиг.18 и 19.

На фиг.2 приведена блок-схема аппаратной архитектуры высокого уровня программируемого мультимедиа-контроллера. Представленные различные компоненты могут размещаться на "системной плате" контроллера или на нескольких платах, связанных с основной платой (не показаны). Микроконтроллер 210 управляет функционированием системы в целом. В примерном варианте осуществления микроконтроллер представляет собой 32-битный микроконтроллер модели MCF5234, поставляемый Freescale Semiconductor Inc. Микроконтроллер 210 соединен с аудиокоммутатором 215 и видеокоммутатором 220 по шине 218. Аудиокоммутатор 215 и видеокоммутатор 220 предпочтительно представляют собой матричные коммутаторы, обеспечивающие одновременную коммутацию множества соединений. С другой стороны, может использоваться множество других типов коммутаторов, обеспечивающих коммутацию цифровых сигналов, например коммутаторы TDM (Time Division Multiplexing, мультиплексирование по времени). Более подробное описание этих коммутаторов приведено далее со ссылками на фиг.3 и фиг.11.

Общая плата 235 соединяет коммутаторы и другие устройства с разнообразными модулями ввода и вывода, такими как модули 600 ввода цифрового видео с HDMI, модули 1000 вывода видео с HDMI, модули 400 ввода цифрового звука и модули 900 вывода цифрового звука. Общая плата 235 также подключается к Ethernet-коммутатору 230, который выполняет коммутацию сигналов Ethernet 10BaseT, 100BaseT или Gigabit Ethernet. Ethernet-коммутатор 230 соединяет Ethernet-порты 232 и подсистему 240 обработки с микроконтроллером 210. В одном варианте осуществления подсистема 240 обработки включает в себя множество универсальных персональных компьютеров малого форм-фактора, которые обеспечивают функционирование с избыточностью и/или распределением нагрузки. В некоторых вариантах осуществления подсистема 240 обработки может содержать одно или несколько устройств хранения, внешних по отношению к персональным компьютерам и предназначенных для расширения емкости устройств хранения, например для хранения цифрового мультимедиа-контента. Более подробное описание различных вариантов осуществления подсистемы 240 обработки данных приведено далее со ссылками на фиг.14-16.

Далее, используется набор USB-портов 242 (Universal Serial Bus, универсальная последовательная шина), подключаемых к USB-концентратору 243 для соединения с подсистемой 240 обработки. Кроме того, к USB-концентратору 243 может быть подключен интерфейс 225 карт памяти. Этот интерфейс поддерживает один или несколько распространенных форматов карт памяти, например карты CompactFlash™, карты Memory Stick™, карты Secure Digital™ (SD) и другие форматы. Для коммутации USB-соединений между различными обрабатывающими компонентами, присутствие которых возможно в системе, используется USB-коммутатор 244. Аналогичным образом используется набор портов 246 IEEE 1394 (FireWire™), подключаемых к концентратору 247 IEEE 1394 и к коммутатору 248 IEEE 1394.

Далее, микроконтроллер 210 соединяется со схемой 250 распределения последовательного интерфейса периферии (Serial Peripheral Interface, SPI) и схемы связи интегральных микросхем (Inter-lntegrated Circuit, pc), которая реализует последовательный интерфейс передачи данных для устройств с относительно низкой скоростью передачи данных. Контроллер 250 SPI/I²C подключается к разъему общей платы 235 и, таким образом, передает команды управления от микроконтроллера 210 на модули и другие устройства в программируемом мультимедиа-контроллере 100. Другие соединения контроллера 250 SPI/I²C предназначены для подключения таких устройств, как контроллер 251 вентилятора, температурный датчик 252 и схема 253 управления питанием, которые контролируют тепловые характеристики системы и предотвращают перегревание.

Далее, микроконтроллер 210 соединяется с интерфейсом 260 передачи данных по инфракрасному каналу (Infra-Red, IR), интерфейсом 265 RS232 и радиочастотным интерфейсом 267, обеспечивающими связь с внешними устройствами. Такая взаимосвязь позволяет программируемому мультимедиа-контроллеру 100 управлять внешними устройствами. Кроме того, эти интерфейсы могут принимать сигналы управления, которые влияют на работу непосредственно программируемого мультимедиа-контроллера. Очевидно, что для связи мультимедиа-контроллера с другими устройствами могут использоваться различные интерфейсы, в том числе WI-FI, Bluetooth™, ZigBee™ и другие проводные и беспроводные интерфейсы. Более подробное описание таких интерфейсов приведено ниже со ссылками на фиг.17а и фиг.17b.

Далее, для подключения одной или нескольких систем видеоигр, видеокамер, компьютеров, караоке-устройств или других устройств применяется дополнительный порт 700 аудио/видеосигналов. Для соединения с телефонной сетью общего пользования или с частной сетью, а также телефонными трубками применяется телефонный интерфейс 270. Далее, используется интерфейс 275 управления устройствами, предназначенный для взаимодействия с аппаратурой освещения, домашней автоматизации и устройствами на основе моторов и/или реле. Как более подробно описано ниже, предусматривается порт 280 расширения, предназначенный для соединения нескольких программируемых мультимедиа-контроллеров с целью формирования расширенной системы. Наконец, дисплей 1150 передней панели позволяет отображать информацию о состоянии, конфигурацию и/или другую информацию для пользователя. В одном варианте осуществления на панель могут выводиться видеоданные, поступающие от любого входного источника, связанного с системой, что позволяет выводить видеосодержание на дисплей для предварительного просмотра. В другом варианте осуществления дисплей 1150 передней панели имеет сенсорный экран, и пользователь может указывать варианты выбора путем выбора значков на экране.

Маршруты коммутации аудиосигналов

На фиг.3 приведена блок-схема аудиокоммутатора 215, связанного с множеством модулей ввода и вывода в примерном варианте осуществления программируемого мультимедиа-контроллера 100. Аудиокоммутатор 215 предпочтительно представляет собой полевую программируемую вентильную матрицу (Field Programmable Gate Array, FPGA), такую как полевая программируемая вентильная матрица VIRTEX-II Pro, модель XC2VPS-6FF672C производства Xilinx, Inc. В альтернативном варианте аудиокоммутатор 215 может представлять собой другую интегральную схему, доступную в продаже и обеспечивающую одновременную коммутацию множества сигналов. Аудиокоммутатор 215 имеет конфигурацию, позволяющую принимать множество входных сигналов от входных модулей и коммутировать эти входные сигналы на множество выходов, связанных с модулями вывода и/или другими устройствами. Коммутация между входами и выходами может выполняться изолированно, т.е. между конкретным входом и конкретным выходом, или по всему модулю, т.е. сигналы с группы входов от выбранного модуля будут подаваться на группу выходов, связанных с другим модулем.

Перед подачей в аудиокоммутатор 215 аудиосигналы преобразуются в общие форматы аудиосигналов. Общий формат позволяет коммутировать любой вход с любым выходом. Например, все аудиосигналы могут преобразовываться в распространенный формат S/PDIF (Sony/Philips Digital Interconnect Format, формат цифровых соединений Sony/Philips). В альтернативном варианте все аудиосигналы могут преобразовываться в формат Inter-IC Sound (I²C). Специалисту в данной области техники будет ясно, что может использоваться широкое разнообразие других форматов, и, соответственно, настоящее описание следует рассматривать как пример. Аналогичным образом, могут использоваться различные комбинации нескольких предопределенных форматов аудиосигналов. В примерном варианте осуществления настоящего изобретения аудиосигналы с импульсно-кодовой модуляцией (pulse code modulated, PCM) передаются в форме сигналов I²S, в то время как аудиосигналы с кодированием (отличные от PCM) передаются в форме сигналов SPDIF. Конфигурация аудиокоммутатора 215 позволяет коммутировать оба эти формата сигналов с применением отдельных маршрутов 216 I²S и маршрутов 218 SPDIF.

В одном варианте осуществления сигналы I²S могут использоваться для транспортировки аудиосигналов нестандартных форматов с применением методики пустых кадров. Модули ввода могут подавать аудиосигналы на один или несколько асинхронных преобразователей частоты дискретизации, такие как преобразователи Cirrus Logic модели CS8421, которые поддерживают вставку пустых кадров между аудиокадрами или избыточную дискретизацию поступающих аудиоданных. За счет этого сигналы с нестандартной скоростью потока данных могут преобразовываться для приведения к предопределенной скорости потока данных, например 192000 выборок в секунду. Одновременно с аудиоданными на модули вывода может коммутироваться независимый тактовый сигнал, указывающий на то, какие кадры содержат непосредственно аудиоданные, а какие являются пустыми. В модулях вывода тактовый сигнал используется для отделения аудиоданных от пустых кадров и воспроизведения аудиосодержания с правильной скоростью. Таким образом, аудиокоммутатор 215 может поддерживать обработку различных нестандартных скоростей потоков аудиоданных при минимальной потребности в дополнительных схемах.

Согласно примерному варианту осуществления, аудиокоммутатор 215 связан с несколькими входными модулями, такими как модуль 400 ввода цифрового аудиосигнала, модуль 500 ввода аналогового аудиосигнала, модуль 600 ввода цифрового видеосигнала с высококачественным мультимедиа-интерфейсом (HDMI) и порт 700 видеоигр. Аналогичным образом, аудиокоммутатор 215 связан с несколькими модулям вывода, такими как модуль 800 вывода аналогового аудиосигнала, модуль 900 вывода цифрового аудиосигнала и модуль 1000 вывода цифрового видеосигнала с HDMI 1000. Подробное описание этих модулей приводится далее со ссылками на фиг.4-10. Кроме того, с коммутатором связан модуль 380 беспроводного ввода/вывода аудиосигнала. В одном варианте осуществления модуль 380 беспроводного ввода/вывода аудиосигнала имеет множество радиочастотных приемопередатчиков, работающих в диапазоне ISM 2.4 ГГц, множество типов которых имеется на рынке. Такие приемопередатчики могут передавать и принимать аудиопотоки скоростью до 1.54 МБит/с на каждом беспроводном канале передачи данных и, таким образом, позволяют обеспечить взаимосвязь с удаленными аудиоустройствами, в которых используются потоки данных аудиосодержания высокого качества. Модуль 380 беспроводного ввода/вывода аудиосигнала может также использоваться для передачи и приема информации управления, что более подробно описано далее со ссылками на фиг.17а и 17b.

Дополнительная взаимосвязь аудиоканалов с подсистемой 240 обработки реализуется посредством одного или нескольких соединений IEEE 1394 и соответствующих схем. Функциональность физического сетевого уровня базируется на паре кабельных приемопередатчиков/арбитров 320, 321 IEEE 1394 физического уровня, таких как приемопередатчик/арбитр модели TSB41AB1 производства Texas Instruments Inc. Далее данные передаются на аудиоконтроллеры 330, 331 FireWire, например контроллеры Oxford Semiconductor Inc. модели OXFW971. Выходные сигналы аудиоконтроллеров 330, 331 FireWire могут подаваться на приемопередатчики S/PDIF (не показаны), такие как приемопередатчики АТК Inc. модели АК4117, для преобразования в сигналы S/PDIF, или на преобразователи 340, 341 частоты дискретизации, такие как асинхронные преобразователи частоты дискретизации модели CS8421 производства Cirrus Logic Inc.

Далее, с аудиокоммутатором 215 связан один или несколько модулей 310, 315 декодирования видео. В модулях 310, 315 декодирования видео могут использоваться специализированные схемы декодирования, позволяющие снять нагрузку, обусловленную задачами декодирования видео, с подсистемы 240 обработки и, таким образом, повысить производительность системы.

Кроме того, согласно примерному варианту осуществления, аудиокоммутатор 215 соединен с телефонным интерфейсом 350. Такой интерфейс включает в себя схемы подключения удаленной АТС (Foreign eXchange Office, FXO) и удаленного абонента (Foreign eXchange Subscriber, FXS) для подключения к телефонной сети общего пользования (ТфОП). Этот интерфейс может также содержать схему для прямого подключения телефонных трубок к системе.

Все модули связаны с системными часами, функционирующими на основе встроенной схемы 360 формирователя тактовых импульсов. Эта схема с кристаллическим осциллятором 370 (XTAL) генерирует локальный тактовый сигнал, обеспечивающий синхронную работу функций коммутации в системе.

На фиг.4 приведена блок-схема примерного модуля 400 ввода цифрового аудиосигнала. Цифровой аудиосигнал принимается модулем через цифровые соединения 410 RCA, поддерживающие передачу сигналов S/PDIF, оптические соединения 420, поддерживающие TOSLINK™ (зарегистрированная торговая марка корпорации Toshiba), и соединения 430 XLR, обычно используемые в профессиональных аудиоприложениях и поддерживающие стандарт цифровых аудиосигналов AES/EBU (Audio Engineering Society/European Broadcasting Union, общество разработки аудио/Европейский союз вещания). Каждое соединение может принимать сигналы с частотами дискретизации 32 кГц, 44.1 кГц, 88,2 кГц, 96 кГц, 176 кГц, 192 кГц или другими частотами. Далее, аудиосигналы могут иметь тип РСМ (импульсно-кодовая модуляция) или отличный от РСМ. Такая гибкость позволяет обеспечивать поддержку общих схем кодирования, таких как Dolby Digital, DTS, MPEG, THX и других форматов. В одном варианте осуществления поступающие цифровые аудиосигналы вначале преобразуются в уровни транзисторно-транзисторной логики (Transistor-Transistor Logic, TTL) схемой преобразователя уровней (не показана). В другом варианте сигналы могут преобразовываться в уровни логики низковольтных дифференциальных сигналов (Low Voltage Differential Signaling, LVDS).

Восемь приемников S/PDIF, таких как приемники цифровых аудиосигналов Cirrus Logic модели CS8415, могут принимать аудиосигналы и выводить их на выходы S/PDIF. Аналогичным образом, 8 типовых преобразователей 450 частоты дискретизации, таких как асинхронные преобразователи частоты дискретизации модели CS8421 производства Cirrus Logic Inc., могут выводить аудиоданные на выходы I²S, соединенные с аудиокоммутатором 215.

На фиг.5 приведена блок-схема примерного модуля 500 ввода аналогового аудиосигнала. В примерном варианте осуществления аналоговый аудиосигнал принимается через разъемы 510 RCA.

В альтернативном варианте аудиосигнал может приниматься через разъемы XLR, поддерживающие формат XLR, в настоящее время распространенный в профессиональных аудиокабельных соединениях. Аналоговые аудиосигналы проходят через один или несколько операционных усилителей 520 для нормализации, после этого они подаются на многоканальные аналого-цифровые преобразователи 530, такие как 8-канальный аналого-цифровой преобразователь модели CS5368 производства Cirrus Logic Inc. Многоканальные аналого-цифровые преобразователи 530 осуществляют дискретизацию аналоговых аудиосигналов и передают последовательные потоки данных I²S в аудиокоммутатор 215.

На фиг.6 приведена блок-схема примерного модуля 600 ввода цифрового видеосигнала с высококачественным мультимедиа-интерфейсом (HDMI). На данном этапе рассматриваются вопросы работы этого модуля с аудиосигналами, работа с видеосигналами подробно описывается далее. Модуль 600 ввода цифрового видеосигнала с HMDI реализует один или несколько интерфейсов цифровых аудио/видеосигналов, в примерном варианте осуществления рассматриваются четыре цифровых интерфейса 610, 620, 630, 640, которые принимают многоканальный цифровой аудиосигнал и высококачественный видеосигнал через один разъем. Таким образом, HDMI сокращает потребность в кабелях и может с преимуществом использоваться в устройствах-приставках, DVD-проигрывателях, аудио/видеоресиверах, цифровых телевизорах и других устройствах. Сигналы HDMI принимаются и декомпрессируются приемниками 615, 625, 635, 645 HDMI, например приемниками HDMI модели Sil9031 производства Silicon Image Inc. В примерном варианте осуществления приемники HDMI выводят сигнал S/PDIF в аудиокоммутатор 215, а также соединяются с преобразователями 617, 627, 637, 647 частоты дискретизации, которые выводят дополнительные потоки I²S в аудиокоммутатор 215.

На фиг.7 приведена блок-схема примерного порта 700 видеоигр. Порт может иметь соединения, расположенные на передней панели программируемого мультимедиа-контроллера 100, позволяющие легко подключать и отключать системы видеоигр, такие как Xbox™, Playstation™ или другие популярные системы. На данном этапе рассматриваются вопросы работы этого модуля с аудиосигналами, работа с видеосигналами подробно описывается далее. Порт 700 видеоигр имеет разъем 740 HDMI, связанный с приемником 750 HD3VD, который подает сигнал S/PDIF, а также сигналы I²S, на аудиокоммутатор 215. Далее, порт 700 видеоигр имеет разъемы 770 RCA для приема аналоговых аудиосигналов. Аналоговый аудиосигнал преобразуется в цифровой аудиосигнал аналого-цифровым преобразователем 780. Поток цифрового аудиосигнала, такой как поток S/PDIF, может также приниматься через разъем 790 RCA и передаваться на аудиокоммутатор 215.

На фиг.8 приведена блок-схема образцового модуля 800 вывода цифрового аудиосигнала. В одном варианте осуществления модуль 800 вывода цифрового аудиосигнала принимает от ауд