摘 要

应急通信指挥车就要在自然灾害发生后的第一时间进入灾区。在自然灾害发生后应急通信指挥车面对通信断绝的情况下，最快的为指挥中心搜集灾区资料，可以对灾后通信重建起到重要的作用。视频资料是非常宝贵的灾区资料。

应急通信指挥车的视频源不止一个，指挥中心的显示器也有多个，显示器型号可能也有不同，混合视频矩阵就可以解决这个问题。为了实现视频矩阵，本文从以下几个方面进行阐述。

首先本文就视频矩阵的发展趋势，研究现状等方面进行了阐述，了解视频矩阵的前世今生。然后讲述了视频矩阵的工作原理与系统框架，对视频矩阵的工作原理与系统构成有一个初步的认识。

本文从视频矩阵中的输入模块、输出模块、交换模块和控制模块等主要结构进行研究。输入输出模块实现不同格式视频信号交换的关键，通过输入输出模块可以进行视频格式的转换。对交换模块与控制模块进行了较为详细的阐述，对交换模块进行了原理的介绍后提供了一种实现方法。对控制模块详细的介绍了如何实现控制功能来实现对交换模块的操作。

关键词：数字视频矩阵；SDI；HDMI；MAX4456；控制模块

Abstract

The emergency communication command vehicle will enter the disaster area as soon as the natural disaster occurs. In the case of emergency communication command vehicles facing communication cutoff after a natural disaster, collecting the disaster area data for the command center as soon as possible can play an important role in post-disaster communication reconstruction. Video materials are very valuable for post-disaster reconstruction.

There are more than one video source for emergency communication command vehicles, there are multiple monitors in the command center, and the monitor models may also be different. A mixed video matrix can solve this problem. In order to realize the video matrix, this paper will elaborate from the following aspects.

First of all, this paper describes the development trend of video matrix, research status and other aspects to understand the past and present of video matrix. Then it describes the working principle and system framework of the video matrix, and has a preliminary understanding of the working principle and system composition of the video matrix.

This paper studies the main structure of the input module, output module, switch module and control module in the video matrix. The input and output module is the key to realize the switch of video signals in different formats, and the video format can be converted through the input and output module. The switch module and the control module are described in more detail. After the principle of the switch module is introduced, an implementation method is provided. The control module details how to realize the control function to realize the operation of the switch module.

Key Words：Digital video matrix； SDI；HDMI；MAX4456；Control module

目录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究的背景及意义 1

1.2 视频矩阵的发展趋势 2

1.3 国内外研究现状 3

1.4 论文的主要内容与结构安排 3

第2章 系统的整体方案设计 5

2.1 视频矩阵设计原理 5

2.2 视频矩阵的整体结构 5

2.2.1 输入输出模块 6

2.2.2 视频交换模块 6

2.2.3控制模块 6

2.3本章小结 6

第3章 输入输出部分设计 7

3.1 SDI介绍 7

3.1.1 HD-SDI介绍 8

3.2 HDMI介绍 8

3.3 输入模块实现 9

3.4 输出模块实现 9

3.5 本章小结 10

第4章 交换模块设计 11

4.1 芯片选择 11

4.1.1 MAX4456介绍 11

4.1.2 MAX497介绍 11

4.2 交换模块电路 13

4.3 交换模块连接 13

4.4 本章小结 14

第5章 控制模块设计 15

5.1 接收用户指令 15

5.1.1 WIFI模块 15

5.1.2 WIFI通信接收用户指令 17

5.2 交换芯片的控制原理 17

5.2.1 MAX4456并行控制方法 18

5.2.2 MAX4456并行控制写入时序 18

5.3 控制模块的实现 19

5.3.1 控制模块电路连接 19

5.3.2 控制模块的程序实现 20

5.4本章小结 22

第6章 总结与展望 23

6.1 本文总结 23

6.2 未来展望 23

参考文献 24

附录 25

致谢 30

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

在自然灾害面前，人类对于灾害发生时或许应对能力有限，但人类对于灾后的救助与重建却是至关重要，灾后救助和重建的速度与效果越来越依靠科技。而在灾害后进行通信恢复也是一项至关重要的工作。应急通信指挥车，就是在自然灾害发生后面对通信断绝的情况下，为指挥中心搜集最快的灾区资料，就对灾后通信重建起到重要的作用。

对于灾后收集信息，视频资源是一个重要指挥参考，指挥中心可以根据应急通信指挥车的收集视频进行判断，以便实现对现场的了解。作为最先到达灾区获取第一手资料的应急通信指挥车来说，应急通信指挥车视频源有车顶摄像头、单兵视频、车内视频会议摄像头以及车尾摄像头接口，以及4路视频录像机的输出接口等8路视频源，输出一路到视频会议，4路分别到4路视频录像机接口，一路到监视器接口等6路视频接口。

由于视频来源不同，一些视频应用中需要运用到几个或者多个屏幕来对相应的视频信号进行显示^[1]，但是显示器的数量限制了指挥中心对视频的利用率，指挥中心不可能在每一个地方安装足够的显示器，因此需要每一个显示器都可以进行视频切换，可以按要求调取应急通信指挥车上的不同的视频信号显示。由于灾区视频资源来源不同，要求在同一显示器上可以按要求显示不同来源的视频信号，进行视频的切换与共享，因此需要一个视频矩阵来实现上述功能。

视频矩阵的作用，就是在指挥中心的几个显示屏可以任意调用应急通信指挥车的几个视频来源。一般来讲，一个M×N矩阵：表示它可以同时支持M路图像输入和N路图像输出。^[2]使一个来自应急通信指挥车输入的视频信号可以在指挥中心的多个不同的显示器上输出，一个显示器也可以在不同时间调用显示不同来源的视频信号。这种矩阵就是视频矩阵。目前的视频矩阵主要分为模拟矩阵和数字矩阵还有数字模拟都有的混合矩阵。最初视频矩阵的应用主要在各类监控场合，但随着信息技术的发展，视频矩阵应用的场合也越来越广泛，本文中的应急通信指挥车也需要视频矩阵的技术。根据应急通信指挥车的视频处理的要求，需要一个路的视频矩阵且其接口要求满足，输入信号：支持HD-SDI、HDMI ，输出信号：支持HD-SDI、HDMI。由于应急通信指挥车的视频源种类是不同的，在这种情况下，假如仅仅运用单一的视频矩阵，就不能满足多种视频格式，以及指挥中心不同显示器对于视频格式的要求。如果拥有具备对HD-SDI、HDMI格式的视频信号的切换处理功能，那么在应用中就能够面对不同来源视频以及指挥中心不同格式显示器的困难。更加有实用价值。这个视频矩阵称为混合视频矩阵。在灾区通信瘫痪的情况下，应急通信指挥车所载视频矩阵，必须要求满足，支持RS232或WIFI进行配置切换设置。