解析播控系统中几种常用控制协议

随着广播电视数字化、网络化的迅速推进以及IT技术在广播电视领域的广泛应用,电视技术的外延和内涵也在不断扩充。数字播总控系统大都以大型数字矩阵、视频服务器为基础,采用主备通道盘带结合的自动播出方式,利用数据服务器为核心构建编单、上载、播出一体化网络。由于播出系统设备种类的增多以及工作模式的改变加之安全备份的冗余考虑,控制系统也逐渐汇集了各种控制传输协议及接口,成为播控系统关键环节。了解掌握控制协议对播出系统维护和故障排除有着重要意义。下面就对各类常用播出控制协议进行下分析比较。

一、控制接口协议简介:

RS-232、RS-422及RS-485都是串行数据接口标准,最初都是由电子工业协会(EIA)制订并发布的, RS-422由RS-232发展而来,它是为弥补RS-232之不足而提出的。主要为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点,RS-422定义了一种平衡通信接口,将传输速率提高到10Mb/s,传输距离延长到4000英尺(速率低于100kb/s时),并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范,被命名为TIA/EIA-422-A标准。为扩展应用范围,EIA又于1983年在RS-422基础上制定了RS-485标准,增加了多点、双向通信能力,即允许多个发送器连接到同一条总线上,同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性,扩展了总线共模范围,后命名为TIA/EIA-485-A标准。由于EIA提出的建议标准都是以“RS”作为前缀,所以在通讯工业领域,仍然习惯将上述标准以RS作前缀称谓。

1、RS-232控制接口:

RS-232是一种用于较近距离、慢速度,采用点对点通讯的通讯协议,在RS-232中一个信号只用到一条信号线,采取与地电压参考的方式,因而在长距离传输后,发送端和接收端地电压有出入(原因主要是电缆的质量和线路的衰减所造成的损耗),容易造成通讯出错或速度降低。

常用的RS-232C(Recommended Standard)串行接口最高的单向数据传输率为20kbps,此时的最大传输距离为15米。适当降低速率,其最大传输距离可达60米。但它只是一对一的传输,仅用于简单或低速的系统。RS-232C主要特点有:

1)接口的信号电平值较高,易损坏接口电路的芯片。

2)传输速率较低,在异步传输时,波特率为20Kbps。

3)接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式,这种共地传输容易产生共模干扰,所以抗噪声干扰能力弱。

4)传输距离有限,实际距离只由50米左右。

接口的信号内容实际上RS-232C的25条引线中有许多是很少使用的,在计算机与终端通讯中一般只使用3-9条引线。标准如下:

DTE(数据终端设备)DB-9的针脚定义如(表1)

RS-232的DTE设备DB-25与DB-9的对应如(表2)

RS-232的DTE与DCE(数据通讯设备)的连接如(表3)

2、RS-422控制接口

RS-422的工作原理是:每个信号都采用双绞线(两根信号传送,两条线间的电压差用于表示数字信号。例如把双绞线的一根标为A(正),另一根标为B(负),当A为正电压(通常为+5V),B为负电压时(通常为0V),表示信号“1”;反之,A为负电压,B为正电压时表示信号“0”。RS-422允许通讯距离可达到1200米,采用合理的电路可达到2.5MB/S的传输速率。

RS-485与RS-422采用相同的协议,但有所不同,RS-422通常作RS-232通讯的扩展,它采用两根双绞线,数据可以同时双向传递(全双工)。RS-485则采用一根双绞线,输入输出信号不能同时进行,即它的传输方式为半双工的。RS-485的数据最高传输速率为10Mbps,RS-485接口的最大传输距离标准值为4000英尺,实际上可达 3000米,而RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器,即具有多站能力,这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络,可用于多点通讯,一条信号线上可以连接多个设备,它通常采用主从结构(如图1)所示:

目前大部分广播电视设备都配有RS-422控制接口,其针脚定义以及D型连线方式参考(表4)所示

常用的RS-422A支持一点对多点的通信,在传输速率、传送距离及抗干扰性能等方面均优于RS-232C,采用差动(差分)收发的工作方式,利用双端线来传送信号,最高数据传输率为10Mbps时的传输距离为120米,可连接32个收发器。如适当降低传输率,可增加其通讯距离。

3、MIDI接口

MIDI控制接口通常使用5芯DIN接头,主要使用3芯:Pin2接屏蔽线;Pin4和Pin5一一对接为控制端子。控制电流环卫5mA,控制信号接受端有电流隔离装置,避免设备接地不良及干扰控制信号。控制线缆可以使用有屏蔽的音频线,最大传送距离150M,如使用专用控制电缆距离还可延伸。MIDI控制总线为闭环链接方式,由上级设备输出接入下级设备输入末级设备输出接入最初级设备输入端形成闭环链路。

4、GPI(General Purpose interface)即通用接口

GPIB(General Purpose Interface Bus)总线又称IEEE 488通用接口总线,是HP公司在70年代推出的台式仪器接口总线,因此又叫HPIB(HP Interface Bus),1975年IEEE和IEC确认为IEEE 488和IEC 652标准。该标准总线在仪器、仪表及测控领域得到了最广泛的应用。这种系统是在微机中插入一块GPIB接口卡,通过24或25线电缆连接到仪器端的GPIB(下转281页)(上接280页)接口。当微机的总线变化时,例如采用ISA或PCI等不同总线,接口卡也随之变更,其余部分可保持不变,从而使GPIB系统能适应微机总线的快速变化。由于GPIB系统在PC出现的初期问世,所以有一定的局限性。如其数据线只有8根,传输速率最高1Mbps,传输距离20米(加驱动器可达500米)等等。实际应用中,特别是中、低速范围内的计算机外设总线应用中GPI接口仍占有一席之地。

二、控制协议在播出系统当中的应用

各种协议接口因其各自不同的特点和功效广泛应用于硬盘网络播出系统中,播控系统的核心控制设备播控工作站承接着播出程序启动、节目控切、指令传送、信息反馈等关键任务,播控工作站控管的设备主要有:视频服务器、可编程切换开关、数字播出切换台、分控矩阵、播出和上载录像机、键控器、TALLY指示器、EVERTZ视音频检测仪等。其中录像机、切换台、等传统设备一般都利用RS-422实现系统接控;而矩阵、切换开关、主备工作站则利用RS-232实现系统接控;MIDI控制接口只局限于切换开关和控制面板之间的控制通讯;GPI接口主要负责倒换开关等设备倒换控制。

播控工作站主要通过接口卡、接口盒(MOXA)实现RS-422 和RS-232接口扩展的,也可以利用网络实现播控设备的遥控,由于网络指令传控存在延迟且变化不定一般不作为实时通讯手段。

随着播出系统网络化、数字化的全面推进,控制系统将会成为播出体系的重中之重,熟悉掌握控制协议的原理和特点对于系统维护人员尤为重要,我们只有在不断的学习和实践中进一步完善系统、完善自己才能与时俱进、与势同升。

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