視頻切換臺的P-Bus控制

林 堅

（浙江衛(wèi)視技術中心，浙江 杭州 310005）

1 引言

P-Bus的全稱是Peripheral Bus，即外圍設備總線，它是GVG公司早期針對視頻切換臺控制多個外圍設備而開發(fā)的一種簡單的外設控制通信協(xié)議。通過一主對多從的控制方式，同時控制多個視頻切換臺的外圍設備。該控制方式現(xiàn)已成為業(yè)界的一種標準沿用至今，在一些大型視頻切換臺中都具備了該控制接口?，F(xiàn)在使用的PBus為改進后的P-BusII。

2 P-BusII的控制原理

P-BusII借用了串行通信與GPI相結合的控制方式，主控制器與被控設備之間通過RS-485或RS-422串口進行連接，采用一主對多從的控制方式。所有的設備都并接到同一條控制母線上。主控設備只發(fā)送簡單的控制指令，控制外圍設備中已經(jīng)事先準備好的事件或狀態(tài)，類似于受控設備上的一個GPI觸發(fā)控制。同時調用多個外圍設備同步運行。為此，各被控設備之間端口的通信參數(shù)（比特率、奇偶校驗、停止位等）設置必須保持一致。

P-BusII協(xié)議最多可同時支持24個外部設備的控制。每個受控設備都有一個受控ID號（設備地址碼）。這些外設可以是 VTR，EVS，DVE，DDR 及 360 System Digicart等各種支持P-Bus協(xié)議的音視頻外圍設備。圖1為P-BusII的系統(tǒng)控制圖。

P-BusII的工作原理簡單，它主要是通過控制器發(fā)出的指令來調用和存儲外圍設備自身寄存器存儲的工作狀態(tài)，或者觸發(fā)受控設備上的一個事件進行工作。它的指令簡潔，全部指令由23個ASCII碼字符組成，其中7 個為特征字符，16 個（0～9，A～F）為代表數(shù)據(jù)字符。 指令的信息結構見圖2。

每條指令的特征符都使用唯一的ASCII碼字符作為關鍵字，用來代表各控制指令。P-BusII控制指令的關鍵字見表1。

表1 P-BusII控制指令的關鍵字

指令信息中的外圍設備ID號是一個受控設備的地址碼。它是由6個代表數(shù)字字符的ASCII碼組成的一組24位二進制碼，每一位對應外圍24個受控設備的設備號，如圖3所示。當對應的設備ID號為“0”時，表示該指令對應的外圍設備無效，反之，“1”表示有效。從圖中可以看出，當視頻切換臺發(fā)送一個指令后，所有的外圍設備都同時接收到同一指令，與該指令地址碼對應有效的外圍設備執(zhí)行該指令的操作，是一個并發(fā)的工作過程。

在指令信息中，寄存器號或觸發(fā)器號是指當受控設備接收到控制指令后需要去完成的目標。其中寄存器號針對Learn和Recall指令；觸發(fā)器號針對Trigger指令。當視頻切換臺發(fā)送“記錄”和“調用”指令時，它同時發(fā)送一個寄存器號，令受控設備使用該寄存器號將自己的工作狀態(tài)記錄到自己的設備寄存器中，或從受控設備的該寄存器號中調用設備的工作狀態(tài)。寄存器號是由3個代表數(shù)字的十六進制ASCII碼字符表示，可使用的寄存器號為0～4095。但在GVG視頻切換臺中，可使用的P-BusII寄存器號為0～99（對應十六進制為0x63）。

切換臺除了發(fā)送“記錄”和“調用”外設寄存器指令外，還可以發(fā)送“觸發(fā)”指令，就像GPI觸發(fā)控制一樣。觸發(fā)器號使用1個代表數(shù)字的十六進制ASCII碼字符表示，對應受控設備上16個觸發(fā)控制號所定義的功能。

P-BusII的觸發(fā)控制應用非常靈活。它可以定義每個觸發(fā)號的功能，也可以使用P-Bus接口箱來間接控制外圍設備，接口箱會將P-Bus的觸發(fā)控制信息轉換成標準的串口通信協(xié)議去控制外設。在使用P-Bus觸發(fā)控制時，GVG和Sony公司對觸發(fā)號的功能定義存在一些差別，在使用這兩家公司的產(chǎn)品去控制外設時，它們的觸發(fā)器“0”和“1”的功能定義相反。表2為Kahuna視頻切換臺對應控制VTR的觸發(fā)號功能定義。在每個指令發(fā)送結束后，都有一個回車符代碼作為指令的終止。

表2 Kahuna視頻切換臺對應控制VTR的觸發(fā)號功能定義

3 P-BusII的控制指令

P-BusII的控制指令非常簡單，總共只有6個指令，其中 Learn（記錄）、Recall（調用）和Trigger（觸發(fā)）為常用指令，Query（查詢）、Read（讀）和 Write（寫）為可選指令。

Learn（記錄）指令：當主控制設備發(fā)送該指令后，對應于控制指令地址單元有效的外圍設備，將它們當前的工作狀態(tài)按指令中指定的寄存器單元號存儲到該外圍設備對應的寄存器存儲單元內。Learn指令結構如圖4所示。

Recall（調用）指令：當主控制設備發(fā)送該指令后，對應于控制指令地址單元有效的外圍設備，將按指令中指定的寄存器單元號，在外圍設備自身對應的寄存器單元號上調用它們的工作狀態(tài)。Recall指令結構如圖5所示。

Trigger（觸發(fā)）指令：當主控制設備發(fā)送該指令后，對應于控制指令地址單元有效的外圍設備，發(fā)送一個控制觸發(fā)號。使得受控設備啟動或者運行該觸發(fā)號定義的一個事件。Trigger指令結構如圖6所示。

Query（查詢）指令：選擇連接到主控制器上的某個受控設備進行查詢訪問。確定該設備是否連接到控制總線上。受控設備在接收到查詢指令后，需要在4個電視場時間內返回設備的信息。返回設備信息的字符長度不超過16個字符。如果未及時返回，則判斷該設備不在控制總線上。例如，當它訪問外部的360 System Digicart/E（硬盤錄音機）時，該設備將返回“Digicart”。

查詢/查詢響應指令結構如圖7所示。

Read（讀）指令：選擇連接到主控制器上的某個受控設備，請求讀取該設備的寄存器內容。受控設備使用Write（寫）響應指令進行響應。具體見寫響應指令。Read指令結構如圖8所示。

Write（寫）指令：選擇連接到主控制器上的某個受控設備，將數(shù)據(jù)傳送到該受控設備的寄存器上。要發(fā)送的數(shù)據(jù)不大于16個字符。寫/寫響應指令結構如圖9所示。

寫響應指令和寫指令結構相同，當受控設備接收到主控設備的Read指令后，受控設備給主控設備發(fā)送寫響應指令。它的地址為受控設備地址，寄存器為請求被Read的那個寄存器號。它們必須在4個電視場時間內完成發(fā)送，否則主控制設備將判斷受控設備無響應。

為了確保寫響應指令的傳送，要求受控設備先開啟RS-485的數(shù)據(jù)發(fā)送功能，在發(fā)送完寫響應指令后，必須立刻關閉。

現(xiàn)在的視頻切換臺主要使用3個常用指令來對外圍設備進行控制。它們都是單向控制指令，只能夠由主控的視頻切換臺發(fā)送控制數(shù)據(jù)，所有受控設備同時接收控制指令。由于控制系統(tǒng)共享同一條公共控制母線，所以在系統(tǒng)控制中各受控設備的串行發(fā)送端口必須禁用。

3個可選指令主要是由主控設備去訪問外圍設備，并返回受控設備的特征信息或數(shù)據(jù)響應。它是一個雙向控制指令，只能夠對單個設備進行訪問，如查詢指令，主控設備發(fā)送該指令后，會要求某個受控設備返回一個設備標識名。這3個指令在實際的P-BusII應用中很少使用。

4 P-BusII在視頻切換臺中的設置

P-BusII是串行通信，它的控制精度只能按電視的場來計算。例如，它的最大單條指令長度為11個字符。當串口通信采用9600 bit/s的比特率時，在50 Hz的視頻工作模式下，每場只能傳送192 bit，按串行通信每個字符需要11 bit計算 （1起始位＋8數(shù)據(jù)位＋1校驗位＋1停止位）。每場只能傳送17個字符，相當于一條指令的信息。當使用38.4 kbit/s比特率時，可傳送69個字符，約6條指令。所以在系統(tǒng)的控制中要充分考慮系統(tǒng)指令傳輸、控制觸發(fā)和調用的響應時間。

在了解了P-BusII的主要控制指令后，再來看一下視頻切換臺對P-BusII的一些設置。以史諾偉思的Kahuna視頻切換臺為例，圖10為Kahuna的P-Bus設置界面。從該界面上可以看到，在Device Selection中選擇要控制的24個外圍設備的ID號。當使用Learn或Recall指令時，可以選擇0～4095的寄存器號。當用Trigger指令進行控制時，可直接在Trigger Type中選擇外設的類型。在具體的應用中，可以將這些控制指令通過切換臺“宏”指令的方式，在效果時間線上進行調用。

再來看GVG公司的視頻切換臺，在Kalypso視頻切換臺中，首先在工程菜單中對P-Bus的端口、外圍設備及觸發(fā)器名稱進行設置（見圖11a）。然后在P-Bus和GPI輸出界面中設置它的操作控制（見圖11b）。在控制菜單的左邊P-Bus Device中列出了外圍受控的設備及狀態(tài)，中間是觸發(fā)指令的16個觸發(fā)器號。它的Learn和Recall指令可以基于鍵幀的調用，也可以基于寄存器的調用。當基于寄存器調用時，不需要選擇P-Bus的寄存器號。在Learn和Recall指令中寄存器號與切換臺E-MEM的存儲器號一致。在基于鍵幀時，可選擇P-Bus寄存器，并將P-Bus指令添加到鍵幀上。

目前P-Bus在國內的應用還非常少，直接支持PBusII協(xié)議的外圍視音頻設備比較少，在具體的應用中還需要通過P-Bus控制接口箱進行轉換控制，如LANCE的TDC-100控制器和DNF的PBIB（Peripheral Bus Interface Box）系列控制設備等。但它確實是一種簡單、靈活的外圍設備控制方式，隨著技術的不斷進步，制作和播出對系統(tǒng)控制的要求不斷提高，復雜的視音頻系統(tǒng)的綜合控制會越來越受到重視。

[1]Grassvalley Company.Switcher products protocols manual[EB/OL].[2009-11-15].http：//www.grassvalley.com/.

[2]Grassvalley Company.KALYPSO reference manual[EB/OL].[2009-11-15].http://www.grassvalley.com/apps/doc_show?&set=switchers&c=^Kalypso$|Kalypso%20Classic%20SD%20Video%20Production%20Center&super=broadcast.

[3]Snell Company.Kahuna user manual[EB/OL].[2009-11-15].http：//www.snellgroup.com/community/kahuna-club/.