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如何解决系统集成中的问题

2009-03-27 编辑部


    数字信号技术应用在系统集成中的时间不太长,但由于是一个全新的技术,在概念上、原理上和应用问题方面与原模拟信号系统有些本质的不同,出现的问题在理解与解决上也不是同的。首先我们还是应该了解一些模拟信号与数字信号的相同与不同之处。

模拟信号系统
    Audio、Video、VGA等信号为模拟格式,应用中主要的表现是:①易受到干扰,包括高频、低频等;②传输过程中有衰减,经过的设备越多,损失越大,并且不可恢复;③信号受影响时表现为:拖尾、模糊、有干扰条纹、信号时有时无、信号过亮或过暗。

数字信号系统
    信号本身是数字化的,无论是串行码流或并行码流,已经是“0”、“1”格式的数字化信号了,它们的主要特点是:①码流速度很快,上限已达1.85G;②抗干扰能力较高;③图像质量好;④只要没有低于“门限”造成信号“出错”,图像质量不变,且可恢复和复制;⑤由于码流高,因此传输距离短;⑥有大量的“握手”协议要遵守;⑦出现问题时表现为:某些“0”、“1”恢复错误造成有“飞点”现象,“握手”不成功而不予显示;⑧当前遇到的主要问题是传输距离问题、信号格式转换问题、矩阵切换问题及协议彼此不兼容造成的“握手”不成功等等。
    本期主要针对数字信号应用的问题来探讨解决办法。
一、 传输距离
    不同的信号其驱动能力不同,分别讨论
    ① SDI、HDSDI信号:在1080p情况下,用电缆直接传输100米以上是没有问题的,1080i或720p时距离可更长。因此目前应用中,主要以电缆传输为主,原则上可以设计生产电缆均衡驱动器或网线传输设备,但很少见到,SDI的光传输是有的,也很少有人用,因为一般没有要那么长的距离。
    ② DVI信号:1600×1200×60时,设计为5米,一般电缆做到7米左右,1280×1024,能到10米左右,1024×768在13〜14米左右,有电缆均衡驱动器(1600×1200能到25米),也有网线传输设备(能到50〜60米),也有光传输设备,一般情况下,网线与光纤传输会经常用到。
    ③ HDMI信号:1080p时,电缆直接走15米,与DVI应用类似,有电缆均衡驱动器、转发器、网线与光纤传输设备,且比较常用。
因此,在设计系统时,首先要想到传输距离是多少,由传输距离来决定采取哪一种传输方式,这是与模拟系统本质不同的一点,请千万记住。例如:我们可以选择的方式有:
    1、用电缆加上中继接力或往下传(利用数字信号可复制的特点,复制时不伤害图像质量),这样要求中间要能供电,一般用一级中继(传输距离不会太长),如果要用多级中继就不如换其它传输方式了。
    2、用网线。也可以接力往下传,由于网线的每一“步长”要比电缆大,因此可传到较远的距离,中间也要求供电。
    3、用光纤传。光传的“步长”更大,目前的应用中距离是可以保证的,中间不需供电。
    4、比较几种方法,再考虑到电缆、网线和光纤的价格,选择比较好的方式,并且完全可以几种方式共同使用。近距离的用电缆,中距离用网线,长距离的用光纤。
二、 矩阵切换
    SDI(HDSDI)是一路高速码流,DVI和HDMI是四路高速的码流,以目前数字切换芯片的规模而言,能做到144×144,对SDI来讲,可做成144×144的矩阵,规模是够大了,对DVI与HDMI而言,能做到144/4=36×36的矩阵(四路信号同时进出于同一芯片),规模较小,北京利国公司就有32×32的矩阵,如果非要用四片144×144芯片并联使用,理论上是可以完成144×144矩阵的,PCB板走线与技术工艺要求很高,由于矩阵规模比较小,因此在应用中受到很多限制。[Page]
三、 协议的兼容
    在批量出口的过程中,客户经常会提出例如在欧洲某国,某款碟机与某款屏之间不能使用,经分析后发现是由于某一设备或几台设备协议中有些细节不兼容。在已知缺陷的情况下,我们可以利用我们的设备在中间起到“翻译”的作用,但如果不能去分析那几款设备,协议缺陷不已知的情况下,这确实是个问题,在模拟设备中我们常提出“适用性”问题,如果不适用会影响图像质量,但数字系统的不兼容会根本不出图像。因此当不出图像时,排除联线、插头等问题后,就要考虑是距离的问题还是协议的问题,一般问题会表现在协议上。例:某会场,主席台用的是上百万一台的投影机,旁边有四块屏,用某品牌碟机1080p时,主席台投影机正常,四块屏不支持1080p不能显示,改用720p,四块屏正常显示,但席台投影机会规律地黑屏,(排除了传输的一切可能的问题,直接把碟机拿到投影机上,就是这么表现的),在1080p时,碟机与投影机正常,720p就是不正常,其它信号源无此问题。反复验证就是没法协调,给出的办法是要么换碟机(品牌机,一万左右一台),要么换投影机(开玩笑,百万的机器哟),要么主席台投影时不开四块屏,开四块屏时不要开主席台投影,因为当时现场没有设备去分析碟机与投影机的协议,否则作个中间“翻译”应该能解决问题。
    由于数字系统是全新的,因此要注意这方面知识的学习,起码知道信号是怎么回事,特点是什么,有什么优点,有什么缺点,这样在工程设计和应用时心中有数,一旦出现一些问题,也能按照其原理去大致分析一下,知识方面的内容本人目前的许多文章中介绍过,这里要提一下的是,模拟和数字是两回事,不要总拿模拟系统的思路去分析数字系统,模拟系统中的很多缺陷数字系统中根本就不存在,如图像质量衰减或是信号损失等等,但数字信号一定要保证它“不出错”,那就一定要算好距离,决定好传输方式,否则可能根本就没有图像,协议的理解上就更专业,知道就行了,许多设备生产厂家就没有真正地明白协议,所有许多的设备适用性很差,尤其是芯片厂家提供Demo板,提供软件,厂家只去做“傻瓜”式的产品,更谈不上对协议的理解。这是全新的领域,谁先进入,先明白了,谁将占得先机。

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