在此公开的主题涉及传送系统，尤其涉及一种传递图像信号和数字音频信号的传输系统。

高清晰度多媒体界面(HDMI)是一种从DVD播放器、机顶盒或其它视听源发送数字电视视听信号到电视机、投影仪、监视器或其它视频显示设备的标准。HDMI支持具有高品质的多声道音频数据，并且可应用于多种标准和高清晰度(HD)电子视频形式。HDMI也可根据内容保护技术使用。HDMI系统可允许具有极小或没有损失地传递解压缩的基带数字-HD视频和音频信号，并且易于通过双股电缆的手段连接。HDMI系统也可用于巩固设备之间的控制操作，并且可传送具有高分辨率的内容。
当HDMI可适用于同时传送合成(component)视频信号和解压缩的音频信号的标准时，其使用转化最小差分信号(TMDS)转换方案作为一般传输模式。依照这种TMDS转换方案，并行数据在传输站点被调制，并且调制信号在接收站点被解调。
HDMI使用分组数据结构来通过TMDS信道传送数据。分组数据分组括音频数据、辅助数据和误差校正码。这些数据通过不同方法来处理以提供TMDS编码器。
HDMI传送视频信号，包括激活的视频数据和用于水平和垂直同步信号的消隐周期。可在消隐周期中传送数字音频和辅助数据，但是这些数据可在不同的点被发送。因此，辅助数据在准备传输之后的适当时间被传送。
发明内容
提供了一种根据HDMI标准分组音频和辅助数据的传输系统，以及分组这些数据的方法。
依照本发明的某些实施例，提供了一种传送视频帧中的音频和辅助数据的方法，其中，接收视频格式信息以及音频和辅助数据。在这些方法中，激活传输使能信号和第一信号。此外，分组音频和辅助数据(即，形成到数据分组)。响应于第一信号，作出判定，视频帧中当前像素是否在适于传输分组音频和辅助数据的位置。这个确定可至少部分地基于至少一些视频格式信息。分组音频和辅助数据在这些方法中响应于判定视频帧中当前像素在适于传输分组的音频和辅助数据的位置而输出。
在某些实施例中，判定视频帧中当前像素是否在适于传输分组的音频和辅助数据的位置可包括：为了传送分组的音频和/或辅助数据的第一单元，判定从第一信号的激活开始是否在视频帧的水平行中保留了足够的时间，以及如果判定保留了足够的时间，那么激活第二信号。这个判定也可包括判断对应于第一单元的大小的时间是否从第二信号的激活点开始过去了。
在某些实施例中，这些方法还可以包括计数像素时钟的周期来产生第一值和计数从第二信号的激活开始的像素时钟的周期来产生第二值。在这些实施例中，第一值可响应于水平同步信号和垂直同步信号被复位。第二值可响应于第二信号的去激活而复位。
在这些方法的其它实施例中，响应于判定视频帧中当前像素在适于传输分组音频和辅助数据的位置来输出分组音频和辅助数据，可以包括当第二值比需要用于传送第一单元的时钟周期的数量少两个周期时，输出分组的音频和辅助数据。
依照本发明的其它实施例，提供了传输系统，其包括数据分组模块和控制信号产生器。数据分组模块可被配置成产生第一信号，响应于传输使能信号形成包括辅助数据和/或音频数据的一个或多个数据分组，并且响应于控制信号输出一个或多个数据分组。控制信号产生器可被配置为响应于来自数据分组模块的视频格式信息和第一信号而输出控制信号。传输系统可根据高清晰度多媒体界面(HDMI)标准操作。一个或多个数据分组可适于通过转换最小差分信号(TMDS)信道传输。
传输系统也可包括寄存器组模块被配置为存储视频格式信息和传输使能信号。寄存器组模块也可配置为存储辅助数据。寄存器组模块可包括多个配置为存储视频格式信息和辅助数据的寄存器，和配置为从外部源接收视频格式信息并将视频格式信息存储到多个寄存器中的接口电路。
在某些实施例中，数据分组模块可在对应于音频数据和辅助数据的多种状态下操作，并且可响应于进入每个状态来激活准备信号。数据分组模块响应于传输使能信号和控制信号输出一个或多个数据分组。数据分组模块也可配置为当传输使能信号被激活并且控制信号在第一电平时的每个状态下形成一个或多个数据分组。当传输使能信号变为未激活或控制信号被设置为第二电平时，数据分组模块可转化到下一个状态。
在某些实施例中，控制模块可包括第一和第二计数器、信号产生器和控制信号产生器。第一计数器可配置为基于像素时钟信号的计数产生第一值，以及第二计数器可配置为基于像素时钟信号的计数产生第二值。信号产生器可配置为基于第一和第二值以及视频格式信息输出第二信号。控制信号产生器可配置为基于第二信号和第二值输出控制信号。
在某些实施例中，第一计数器可响应于水平同步信号和垂直同步信号而复位。当第一信号激活并且第一值指示当前像素是包括数据分组的视频帧的一部分中时，信号产生器可激活第二信号。当第二值比一个或多个数据分组之一的大小要小时，信号产生器可去激活第二信号。第二计数器可响应于第二信号的激活开始计数，并且可响应于第二信号的去激活而复位。控制信号产生器可配置为响应于第二信号的去激活而设置控制信号到第一电平。控制信号产生器也可配置为当第二值在一个或多个数据分组之一的两个大小之内时，设置控制信号到第二电平。
附图说明
包含在此的附图用于提供对本发明的进一步理解，并组成本发明的一部分，说明本发明的某些实施例。附图中：图1是HDMI系统构造的框图；图2是示出视频数据、数据岛(island)和控制周期的像素配置的图；图3是说明根据本发明实施例的传输系统的框图；图4是说明根据本发明实施例的寄存器组模块的详细框图；图5是说明根据本发明实施例的数据分组模块的操作的状态图；图6是说明根据本发明某些实施例的用于图3的控制模块的电路结构的框图；图7是示出从图6所示的控制模块输入和输出的信号的时序图；图8是示出根据本发明实施例的在图6的控制模块中用于控制信号产生器的控制顺序的流程图；图9是示出根据本发明实施例的在图6的控制模块中的计数器的操作的流程图；图10是示出根据本发明实施例的在图6的控制模块中用于控制信号产生器的控制顺序的流程图；图11是说明根据本发明某些实施例的传输系统的操作的流程图。

本发明的实施例将参考附图在此进行更充分地描述，其中示出了本发明的实施例。然而本发明可体现在多种不同形式并且不应当解释为限于在此阐明的实施例。而且，提供这些实施例从而本公开将是全面和完整，并且对于本领域技术人员来说将充分覆盖本发明的范围。全文相同的附图标记表示相同的元件。
应当理解的是，尽管术语第一、第二等在此使用来描述不同元件，但这些元件不应当被这些词语限定。这些词语仅被用于将一个元件与另一个元件区分开。例如，在不脱离本发明范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，并且类似的，第二元件可被称为第一元件。在此使用的词语“和/或”包括一个或多个相关联所列项目的任何以及全部组合。
应当理解的是，当一个元件被称为与另一个元件“连接”或“耦合”时，其可直接连接或耦合到其它元件或可存在中间元件。相反，当一个元件被称为与另一个元件“直接连接”或“直接耦合”时，就不存在中间元件。其它用于描述元件之间关系的词语应当通过类似的方式解释(即“之间”和“直接之间”，“相邻”和“直接相邻”等。)在此使用的属于的目的在于仅描述特定实施例，并且目的不在于限制本发明。如在此使用的，单数形式“一个”以及“该”的目的在于还包括多个形式，除非该内容清楚地指示了其它方式。还应当理解的是，当术语“包含”、“包含着”、“包括”和/或“包括着”在此使用时，指定所陈述特征、整体、步骤、操作、元件和或部件，但是不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和或其组合的存在或附加。
除非其它情况被定义，在此使用的所有术语(包括技术和科技术语)具有和本发明所属领域技术人员通常理解的相同含义。还应当理解的是在此使用的术语应当被解释为具有与在本发明的内容和相关领域中的含义相一致的含义，并且不应当被解释为理想化或极度正式的意义除非其在此这样表述定义。
图1是说明HDMI系统100的解构的框图。HDMI系统100包括HDMI源110和HDMI接收器(sink)120。系统100具有一个或多个HDMI输入和输出。每个HDMI根据用于HDMI接收器120的所有规则输入，以及每个HDMI根据HDMI源110的所有规则输出。
HDMI电缆和连接器传送四种差分信号。差分信号包括在HDMI源110和HDMI接收器120之间提供的多个TMDS数据信道和时钟信道。如图1所示，提供了三个TMDS数据信道(TMDS信道0-2)。这些信道用于从HDMI源110将视频、音频和辅助信号传送到HDMI接收器120。
通过第四信道(即，TMDS时钟信道)传送视频像素时钟信号。这些视频像素时钟信号被用作在三条TMDS数据信道上的数据恢复的频率基准。视频数据由通过三个TMDS数据信道传送的连续的24比特像素组成。音频数据和辅助数据在HDMI的分组结构中通过TMDS信道传送。
HDMI发送机111将输入视频、音频和控制/状态数据转换为适用于通过TMDS数据信道传输的格式，并且通过TMDS数据信道传送该转换数据到HDMI接收器121。HDMI接收机121将通过TMDS数据信道接收的数据恢复到其原始格式。
HDMI链接操作可包括三个模式，即视频数据周期、数据岛周期和控制周期。在视频数据周期，将有效视频行的有效像素从HDMI源110传送到HDMI接收器120。在数据岛周期中，将音频数据和辅助数据以串行分组的形式从HDMI源110传送到HDMI接收器120。当没有视频、音频和辅助数据的传输时，使用控制周期。这三个周期可如图2所示安排在像素阵列中。
图2所示的示例像素阵列具有858*525像素的大小。如图2所示，有效区域包含720*480像素(即，具有720*480像素的分辨率)。提供附加的138水平消隐像素以及附加的45垂直消隐行。在示例的像素阵列中，顶部45行被称为“垂直消隐场”，而在较低480行的最左边138像素区域被称为“垂直消隐场”。应当意识到图2的阵列中有效区域的分辨率、水平消隐像素的数量以及垂直消隐行的数量是示例值并且可在本发明的其它实施例中改变。
如图2所示，音频数据和辅助数据可在消隐场的不同的时间点输入。本发明的实施例提供能够在消隐场中分组音频数据和辅助数据并且将分组的数据从HDMI源110传送到HDMI接收器120的HDMI传输系统。
图3是说明根据本发明一些实施例的传送系统300的框图。如图3所示，传输系统300包括寄存器组模块310，数据分组模块320以及控制模块330。传输系统300可以是图1的HDMI发送机111的部分。从传输系统300输出的分组数据被转换为TMDS数据并且通过TMDS信道传送到HDMI接收器120。
寄存器组模块310存储视频格式信息、辅助数据AUX_DATA以及控制信号的状态。控制信号可包括m+1比特的传送使能信号SEND_EN[m:0]，每个比特对应于音频数据和辅助数据。
视频格式信息可包括例如，垂直限制数据(V_LIMIT)，水平限制数据(H_LIMIT)，水平分辨率数据(LIN_RES)，垂直大小数据(V_LEFT_SIZE)，水平大小数据(H_LEFT_SIZE)，垂直消隐数据(V_BLANK)以及水平消隐数据(H_BLANK)，其中每个都包含多个比特。
当当前像素位于垂直消隐场中时，垂直限制数据V_LIMIT表示音频/辅助数据分组的大小，即，数据岛周期。垂直限制V_LIMIT可被定义为如等式1所示[等式1]V_LIMIT＝DataPacket+CRCcycle+ControlPreamble+LeadingGuardBand+TrailingGuardBand在等式1中，“DataPacket”是指当音频和辅助数据被分组时的分组数据大小，以及“CRCcycle”(CRC指循环冗余校验)是指误差校正码(ECC)的大小。“ControlPreamle”是指在控制周期开始时传送的前同步信号(preamble)，“LeadingGuardBand”是指在数据分组之前的保护频带大小。而“TrailingGuardBand”是指在数据分组结束时的保护频带大小。作为例子，在某些实施例中，DataPacket可以是32像素时钟周期，CRCcycle可以是56像素时钟周期，ControlPeamble可以是8像素时钟周期，LeadingGuardBand可以是2像素时钟周期，以及TrailingGuardBand可以是2像素时钟周期。在这个例子中，V_LIMIT是100像素时钟周期。
当当前像素位于水平消隐场中时，水平限制H_LIMIT表示音频和辅助数据的数据分组大小，即，数据岛周期。水平限制H_LIMIT可被定义为如等式2所示[等式2]H_LMIT＝SyncClock+CRCcycle+ControlPreamble+LeadingGuardBand+DataPacket+TrailingGuardBand在等式2中，“SyncClock”是指水平同步信号。通过示例的方式，当SyncClock、CRCcycle、ControlPreamble、LeadingGuardBand、DataPacket和TrailingGuardBand分别是4、56、8、2、32和2个像素时钟周期时，H_LIMIT是104像素时钟周期。
当当前像素位于垂直消隐场中时，垂直大小V_LEFT_SIZE表示应当存在于当前水平行中传送音频和辅助数据的像素时钟的最小数量，其根据本发明的实施例如等式3定义。
[等式3]V_LEFT_SIZE＝ControlPeriod+DataIslandPeriod+ControlPeriod+VideoDataPeriod’sLeadingGuardBand在等式3中，DataIslandPeriod对应于垂直限制V_LIMIT，以及VideoDataPeriod’sLeadingGuardBand是指在视频数据周期之前的保护频带大小。
当当前像素位于水平消隐场中时，水平大小H_LEFT_SIZE表示应当存在于当前水平行中用于传送音频和辅助数据的像素周期的最小数量，其根据本发明的实施例如等式4定义。
[等式4]H_LEFT_SIZE＝ControlPeriod+DataIslandPeriod+ControlPeriod+VideoDataPeriod’sLeadingGuardBand在等式4中，DataIslandPeriod对应于水平限制H_LIMIT。
垂直消隐V_BLANK表示垂直消隐行的数量，其在图2的例子中是45行。水平消隐H_BLANK表示水平消隐像素的数量，其在图2的例子中是138像素。
再次参考图3，数据分组模块320从寄存器组模块310接收辅助数据AUX_DATA以及从视频缩放器(未示出)接收音频数据(“DATA”)，并且产生准备信号READY。数据分组模块320也响应于传送控制信号DONE输出分组数据P_DATA，其根据辅助数据AUX_DATA和/或音频数据DATA分组。
控制模块330响应于视频格式信息，即，来自数据分细模块320的V_LIMIT、H_LIMIT、LINE_RES、V_LEFT_SIZE、H_LEFT_SIZE、V_BLANK和H_BLANK、垂直同步信号V_SYNC、水平同步信号H_SYNC、像素时钟信号P_CLK、准备信号READY产生控制信号DONE。控制信号DONE提供给数据分组模块320。
图4是说明根据本发明某些实施例的寄存器组模块310的详细框图。如图4所示，寄存器组模块310包括接口电路410以及多个寄存器420～423。接口电路410将来自外部源的设置数据存储到寄存器420～423中。例如，存储在寄存器420～423中的数据可包括V_LIMIT、H_LIMIT、LINE_RES、V_LEFT_SIZE、H_LEFT_SIZE、V_BLANK和H_BLANK。
图5是说明根据本发明实施例的数据分组模块320的操作的状态图。数据分组模块320包括n个状态500～530(其中“n”与图3中的“m”相同)。每个状态对应于辅助数据AUX_DATA和音频数据。当传输使能信号SEND_EN[0]具有逻辑“1”有效并且控制信号DONE在低电平时(逻辑“0”)，数据分组模块320在状态_0500中。
一旦数据分组模块320已经接收辅助和/或音频数据，图3所示的数据分组模块320在状态_0 500中用逻辑“1”的高电平激活准备信号READY。当READY信号转化到逻辑电平“1”时，如果控制信号DONE是在逻辑“0”，那么根据与其对应的音频或辅助数据所得的分组数据P_DATA由数据分组模块320产生。
当传输使能信号SEND_EN[0]设置在逻辑“1”并且控制信号DONE是逻辑“1”或者当传输使能信号SEND_EN[0]是逻辑“0”无效时，准备信号READY变成的逻辑“0”的低电平以及状态_0 500变到状态_1 510。
当传输使能信号SEND_EN[1]被设置在逻辑“1”并且控制信号DONE是在低电平(逻辑“0”)时，状态_1 510被保持。在状态_1 510时，准备信号READY被设置到高电平(逻辑电平“1”)。
通过这种方式，状态转化从状态_0 500依次进行到状态_n 530。当传输使能信号SEND_EN[n]被设置为逻辑“1”并且控制信号DONE设置为逻辑“1”时，或者当传输使能信号SEND_EN[n]设置为逻辑“0”时，状态_n 530变到状态_0 500。通过从状态n500到状态_n530的转化，音频数据和辅助数据被分组。从数据分组模块320输出的分组数据P_DATA被转换为适用于TMDS信道的信号并且然后传送到如图1所示的HDMI接收器120。
图6是示出根据本发明某些实施例的图3的控制模块330的实施的框图。如图6所示，控制模块330可以包括像素计数器610，信号产生器620，计数器630，和控制信号产生器640。像素计数器610接收水平同步信号H_SYNC，垂直同步信号V_SYNC，以及像素时钟信号P_CLK，并且同步于像素时钟信号P_CLK输出像素计数值PXL_CNT。像素计数器610被水平和/或垂直同步信号H_SYNC和V_SYNC复位。
信号产生器620接收来自数据分组模块320的准备信号READY，来自寄存器组模块310的垂直限制V_LIMIT、水平限制H_LIMIT、水平分辨率LINE_RES、垂直大小V_LEFT_SIZE、水平大小H_LEFT_SIZE、垂直消隐V_BLANK、以及水平消隐H_BLANK，和来自计数器630的计数值CNT，并且输出限制信号LIMIT和辅助准备信号AUX_READY。
计数器630接收辅助准备信号AUX_READY和像素时钟信号P_CLK，并且输出计数值CNT。
控制信号产生器640接收来自从信号产生器620的信号LIMIT和AUX_READY以及来自计数器630的计数值CNT，并且输出控制信号DONE。如图3所示，从控制信号产生器640提供控制信号DONE到数据分组模块320。
图7是示出在图3和6的控制模块330输入和输出的信号的时序图。图8是示出在图3和6的控制模块330中用于控制信号产生器620的控制顺序的流程图。
控制模块330的操作将在图5所示的在状态_0500中的数据分组模块320中描述。如上所讨论的，在用于传送音频和辅助数据的状态_0 500中，准备信号READY被激活到高电平。响应于准备信号READY的激活，信号产生器620响应于来自寄存器组模块310的信号V_LIMIT、H_LIMIT、LINE_RES、V_LEFT_SIZE和H_LEFT_SIZE以及来自像素计数器610的像素计数值PXL_CNT产生信号AUX_READY。
当准备信号READY处于逻辑“1”时，信号产生器620执行图8给出的控制操作。如图8所示，在步骤S800中作出判定，用于传送音频和辅助数据的当前像素的开始点是否位于垂直或水平消隐场中。如果当前像素属于垂直消隐场，那么控制过程进行到步骤S810。
在步骤S810中，作出判定是否V_START≥V_LEFT_SIZE，其中V_START＝V_LEFT_SIZE-PXL_CNT。如果V_START≥V_LEFT_SIZE，那么控制过程进行到步骤S811。如果不是，那么控制过程跳到步骤S812。
在步骤S811中，信号AUX_READY设置到高电平(逻辑电平“1”)。
在步骤S812中，作出判定信号产生器620在CNT＝V_LIMIT-1的条件下是否可操作。如果是，那么控制过程进行到步骤S813。如果不是，那么控制过程返回到步骤S800。
在步骤S813中，信号AUX_READY设置到低电平(逻辑电平“0”)并且控制过程返回到步骤S800。
在步骤S800中，如果传送音频和辅助数据的开始点位于水平消隐场中，那么控制过程进行到步骤S820。
在步骤S820中，作出判定，是否H_START≥H_LEFT_SIZE，其中H_START＝H_BLANK-PXL_CNT。如果条件满足，那么控制过程进行到步骤S821。如果不满足，那么控制过程跳到步骤S822。
在步骤S821中，信号AUX_READY设置到高电平(逻辑电平“1”)。
在步骤S822中，作出判定信号产生器620在CNT＝H_LIMIT-1的条件下是否可操作。如果是，控制过程进行到步骤S823。如果不是，控制过程返回到步骤S800。
在步骤S823中，信号AUX_READY设置到低电平(逻辑电平“0”)，并且控制过程返回到步骤S800。
从步骤S800的判定，如果当前像素位于视频数据场(即，不在垂直也不在水平消隐场中)中，那么信号AUX_READY在步骤S830中设置到低电平。信号产生器620设置信号AUX_READY的逻辑电平。
图9是示出根据本发明某些实施例的图6的控制模块330中计数器630的操作的流程图。在步骤S900中，计数器630从计数器630检测信号AUX_READY的逻辑电平。如果信号AUX_READY被设置为逻辑电平“1”，操作进行到步骤S910，其中，计数值CNT增加1。如果信号AUX_READY被设置为逻辑电平“0”，操作进行到步骤S920，其中计数值CNT复位为零。如图6所示，将计数值CNT提供到信号产生器620和控制信号产生器640。
图10是说明根据本发明某些实施例的图3的控制模块330一部分的图6的控制信号产生器640的控制顺序的流程图。在步骤S1000中，控制信号产生器640检测信号AUX_READY的逻辑电平。如果信号AUX_READY被设置为逻辑电平“0”，操作进行到步骤S1010。在步骤S1010中，控制信号产生器640设置信号DONE为逻辑0”。如果代替在步骤S1000中信号AUX_READY是逻辑电平“1”，则操作跳到步骤S1020。在步骤S1020中，作出判定计数值CNT是否等于垂直限制V_LIMIT减去2或者水平限制H_LIMIT减去2(即，CNT＝V_LIMIT-2或者CNT＝H_LIMIT-2)。如果CNT＝V_LIMIT-2或者CNT＝H_LIMIT-2，则操作进行到步骤S1030，其中信号DONE被设置为逻辑电平“1”。然后，控制过程返回到步骤S1000。
参考图7，在水平限制H_LIMIT是100并且水平大小H_LEFT_SIZE是110的情况下，信号DONE在计数值CNT＝H_LIMIT-2(即，98)时，被设置为逻辑电平“1”。当信号DONE转化为逻辑电平“1”时，状态_0 500变为状态_1 510。当计数值CNT达到H_LIMIT-1(即，99)时，信号DONE被复位为逻辑电平“0”。这样，控制模块330基于当前像素位置和在寄存器设置模块310中建立的视频形式的信息适当地输出控制信号DONE。
图11是概括传输系统300的整个操作的流程图。
如图11所示，视频格式信息和辅助数据在步骤S1100从定标器(未示出)或视频处理电路(未示出)输入到寄存器组模块310。将音频数据输入到数据分组模块320。在传输使能信号SEND_EN[m:0]在步骤S1110被激活之后，数据分组模块320在步骤S1120激活准备信号READY，并且然后在步骤S1130分组音频和辅助数据。控制模块330在步骤S1140响应于准备信号READY来判定当前像素是否位于适于传输分组数据的位置。如果当前像素的位置适于分组数据传输，那么控制模块330在步骤S1150判断从准备信号READY的激活点开始对应于分组数据的单元的预定时间是否过去。当对于分组数据单元的预定时间过去时，控制模块330设置信号DONE为逻辑电平“1”。然后数据分组模块320在步骤S1160响应于信号DONE被设置为逻辑电平“1”而输出分组数据P_DATA。
如前所述，本发明优点在于依据HDMI标准分组音频和辅助数据。
本发明可同时体现为方法和传输系统。用于实施本发明各方面的功能可采用硬件实施例、软件实施例或结合软件和硬件方面，所有在此通称为“电路”或“模块”的形式。而且本发明的各方面可采用体现在介质上的具有计算机可用程序码的在计算机可用存储介质上的计算机程序产品。可使用任何合适的计算机可读介质包括硬盘、CD_ROM、光盘存储装置、传输介质比如那些支持因特网或局域网或磁性存储装置。
本发明在此参照根据本发明实施例的方法和系统的流程图说明和框图描述。应当理解的是各种流程图的方框和框图，以及流程图说明和框图中方框的结合，可通过计算机程序指令实施。这些计算机程序指令可提供给处理器来生产机器，这样通过处理器来执行的指令可实施功能/在流程图和框图的方框中指定的动作。
在附图和说明书中，已经公开了本发明的典型实施例并且尽管应用了特定术语，它们都是以通用和描述性的意义来使用并且目的不在于限制，本发明的范围在权利要求中阐明。