林 堅(jiān)

（浙江衛(wèi)視技術(shù)中心，浙江 杭州 310005）

1 引言

P-Bus的全稱是Peripheral Bus，即外圍設(shè)備總線，它是GVG公司早期針對(duì)視頻切換臺(tái)控制多個(gè)外圍設(shè)備而開(kāi)發(fā)的一種簡(jiǎn)單的外設(shè)控制通信協(xié)議。通過(guò)一主對(duì)多從的控制方式，同時(shí)控制多個(gè)視頻切換臺(tái)的外圍設(shè)備。該控制方式現(xiàn)已成為業(yè)界的一種標(biāo)準(zhǔn)沿用至今，在一些大型視頻切換臺(tái)中都具備了該控制接口?，F(xiàn)在使用的PBus為改進(jìn)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(jié)合的控制方式，主控制器與被控設(shè)備之間通過(guò)RS-485或RS-422串口進(jìn)行連接，采用一主對(duì)多從的控制方式。所有的設(shè)備都并接到同一條控制母線上。主控設(shè)備只發(fā)送簡(jiǎn)單的控制指令，控制外圍設(shè)備中已經(jīng)事先準(zhǔn)備好的事件或狀態(tài)，類似于受控設(shè)備上的一個(gè)GPI觸發(fā)控制。同時(shí)調(diào)用多個(gè)外圍設(shè)備同步運(yùn)行。為此，各被控設(shè)備之間端口的通信參數(shù)（比特率、奇偶校驗(yàn)、停止位等）設(shè)置必須保持一致。

P-BusII協(xié)議最多可同時(shí)支持24個(gè)外部設(shè)備的控制。每個(gè)受控設(shè)備都有一個(gè)受控ID號(hào)（設(shè)備地址碼）。這些外設(shè)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(shè)備。圖1為P-BusII的系統(tǒng)控制圖。

P-BusII的工作原理簡(jiǎn)單，它主要是通過(guò)控制器發(fā)出的指令來(lái)調(diào)用和存儲(chǔ)外圍設(shè)備自身寄存器存儲(chǔ)的工作狀態(tài)，或者觸發(fā)受控設(shè)備上的一個(gè)事件進(jìn)行工作。它的指令簡(jiǎn)潔，全部指令由23個(gè)ASCII碼字符組成，其中7 個(gè)為特征字符，16 個(gè)（0～9，A～F）為代表數(shù)據(jù)字符。 指令的信息結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

每條指令的特征符都使用唯一的ASCII碼字符作為關(guān)鍵字，用來(lái)代表各控制指令。P-BusII控制指令的關(guān)鍵字見(jiàn)表1。

表1 P-BusII控制指令的關(guān)鍵字

指令信息中的外圍設(shè)備ID號(hào)是一個(gè)受控設(shè)備的地址碼。它是由6個(gè)代表數(shù)字字符的ASCII碼組成的一組24位二進(jìn)制碼，每一位對(duì)應(yīng)外圍24個(gè)受控設(shè)備的設(shè)備號(hào)，如圖3所示。當(dāng)對(duì)應(yīng)的設(shè)備ID號(hào)為“0”時(shí)，表示該指令對(duì)應(yīng)的外圍設(shè)備無(wú)效，反之，“1”表示有效。從圖中可以看出，當(dāng)視頻切換臺(tái)發(fā)送一個(gè)指令后，所有的外圍設(shè)備都同時(shí)接收到同一指令，與該指令地址碼對(duì)應(yīng)有效的外圍設(shè)備執(zhí)行該指令的操作，是一個(gè)并發(fā)的工作過(guò)程。

在指令信息中，寄存器號(hào)或觸發(fā)器號(hào)是指當(dāng)受控設(shè)備接收到控制指令后需要去完成的目標(biāo)。其中寄存器號(hào)針對(duì)Learn和Recall指令；觸發(fā)器號(hào)針對(duì)Trigger指令。當(dāng)視頻切換臺(tái)發(fā)送“記錄”和“調(diào)用”指令時(shí)，它同時(shí)發(fā)送一個(gè)寄存器號(hào)，令受控設(shè)備使用該寄存器號(hào)將自己的工作狀態(tài)記錄到自己的設(shè)備寄存器中，或從受控設(shè)備的該寄存器號(hào)中調(diào)用設(shè)備的工作狀態(tài)。寄存器號(hào)是由3個(gè)代表數(shù)字的十六進(jìn)制ASCII碼字符表示，可使用的寄存器號(hào)為0～4095。但在GVG視頻切換臺(tái)中，可使用的P-BusII寄存器號(hào)為0～99（對(duì)應(yīng)十六進(jìn)制為0x63）。

切換臺(tái)除了發(fā)送“記錄”和“調(diào)用”外設(shè)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(hào)使用1個(gè)代表數(shù)字的十六進(jìn)制ASCII碼字符表示，對(duì)應(yīng)受控設(shè)備上16個(gè)觸發(fā)控制號(hào)所定義的功能。

P-BusII的觸發(fā)控制應(yīng)用非常靈活。它可以定義每個(gè)觸發(fā)號(hào)的功能，也可以使用P-Bus接口箱來(lái)間接控制外圍設(shè)備，接口箱會(huì)將P-Bus的觸發(fā)控制信息轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的串口通信協(xié)議去控制外設(shè)。在使用P-Bus觸發(fā)控制時(shí)，GVG和Sony公司對(duì)觸發(fā)號(hào)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(shè)時(shí)，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(tái)對(duì)應(yīng)控制VTR的觸發(fā)號(hào)功能定義。在每個(gè)指令發(fā)送結(jié)束后，都有一個(gè)回車符代碼作為指令的終止。

表2 Kahuna視頻切換臺(tái)對(duì)應(yīng)控制VTR的觸發(fā)號(hào)功能定義

3 P-BusII的控制指令

P-BusII的控制指令非常簡(jiǎn)單，總共只有6個(gè)指令，其中 Learn（記錄）、Recall（調(diào)用）和Trigger（觸發(fā)）為常用指令，Query（查詢）、Read（讀）和 Write（寫(xiě)）為可選指令。

Learn（記錄）指令：當(dāng)主控制設(shè)備發(fā)送該指令后，對(duì)應(yīng)于控制指令地址單元有效的外圍設(shè)備，將它們當(dāng)前的工作狀態(tài)按指令中指定的寄存器單元號(hào)存儲(chǔ)到該外圍設(shè)備對(duì)應(yīng)的寄存器存儲(chǔ)單元內(nèi)。Learn指令結(jié)構(gòu)如圖4所示。

Recall（調(diào)用）指令：當(dāng)主控制設(shè)備發(fā)送該指令后，對(duì)應(yīng)于控制指令地址單元有效的外圍設(shè)備，將按指令中指定的寄存器單元號(hào)，在外圍設(shè)備自身對(duì)應(yīng)的寄存器單元號(hào)上調(diào)用它們的工作狀態(tài)。Recall指令結(jié)構(gòu)如圖5所示。

Trigger（觸發(fā)）指令：當(dāng)主控制設(shè)備發(fā)送該指令后，對(duì)應(yīng)于控制指令地址單元有效的外圍設(shè)備，發(fā)送一個(gè)控制觸發(fā)號(hào)。使得受控設(shè)備啟動(dòng)或者運(yùn)行該觸發(fā)號(hào)定義的一個(gè)事件。Trigger指令結(jié)構(gòu)如圖6所示。

Query（查詢）指令：選擇連接到主控制器上的某個(gè)受控設(shè)備進(jìn)行查詢?cè)L問(wèn)。確定該設(shè)備是否連接到控制總線上。受控設(shè)備在接收到查詢指令后，需要在4個(gè)電視場(chǎng)時(shí)間內(nèi)返回設(shè)備的信息。返回設(shè)備信息的字符長(zhǎng)度不超過(guò)16個(gè)字符。如果未及時(shí)返回，則判斷該設(shè)備不在控制總線上。例如，當(dāng)它訪問(wèn)外部的360 System Digicart/E（硬盤(pán)錄音機(jī)）時(shí)，該設(shè)備將返回“Digicart”。

查詢/查詢響應(yīng)指令結(jié)構(gòu)如圖7所示。

Read（讀）指令：選擇連接到主控制器上的某個(gè)受控設(shè)備，請(qǐng)求讀取該設(shè)備的寄存器內(nèi)容。受控設(shè)備使用Write（寫(xiě)）響應(yīng)指令進(jìn)行響應(yīng)。具體見(jiàn)寫(xiě)響應(yīng)指令。Read指令結(jié)構(gòu)如圖8所示。

Write（寫(xiě)）指令：選擇連接到主控制器上的某個(gè)受控設(shè)備，將數(shù)據(jù)傳送到該受控設(shè)備的寄存器上。要發(fā)送的數(shù)據(jù)不大于16個(gè)字符。寫(xiě)/寫(xiě)響應(yīng)指令結(jié)構(gòu)如圖9所示。

寫(xiě)響應(yīng)指令和寫(xiě)指令結(jié)構(gòu)相同，當(dāng)受控設(shè)備接收到主控設(shè)備的Read指令后，受控設(shè)備給主控設(shè)備發(fā)送寫(xiě)響應(yīng)指令。它的地址為受控設(shè)備地址，寄存器為請(qǐng)求被Read的那個(gè)寄存器號(hào)。它們必須在4個(gè)電視場(chǎng)時(shí)間內(nèi)完成發(fā)送，否則主控制設(shè)備將判斷受控設(shè)備無(wú)響應(yīng)。

為了確保寫(xiě)響應(yīng)指令的傳送，要求受控設(shè)備先開(kāi)啟RS-485的數(shù)據(jù)發(fā)送功能，在發(fā)送完寫(xiě)響應(yīng)指令后，必須立刻關(guān)閉。

現(xiàn)在的視頻切換臺(tái)主要使用3個(gè)常用指令來(lái)對(duì)外圍設(shè)備進(jìn)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(tái)發(fā)送控制數(shù)據(jù)，所有受控設(shè)備同時(shí)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(shè)備的串行發(fā)送端口必須禁用。

3個(gè)可選指令主要是由主控設(shè)備去訪問(wèn)外圍設(shè)備，并返回受控設(shè)備的特征信息或數(shù)據(jù)響應(yīng)。它是一個(gè)雙向控制指令，只能夠?qū)蝹€(gè)設(shè)備進(jìn)行訪問(wèn)，如查詢指令，主控設(shè)備發(fā)送該指令后，會(huì)要求某個(gè)受控設(shè)備返回一個(gè)設(shè)備標(biāo)識(shí)名。這3個(gè)指令在實(shí)際的P-BusII應(yīng)用中很少使用。

4 P-BusII在視頻切換臺(tái)中的設(shè)置

P-BusII是串行通信，它的控制精度只能按電視的場(chǎng)來(lái)計(jì)算。例如，它的最大單條指令長(zhǎng)度為11個(gè)字符。當(dāng)串口通信采用9600 bit/s的比特率時(shí)，在50 Hz的視頻工作模式下，每場(chǎng)只能傳送192 bit，按串行通信每個(gè)字符需要11 bit計(jì)算 （1起始位＋8數(shù)據(jù)位＋1校驗(yàn)位＋1停止位）。每場(chǎng)只能傳送17個(gè)字符，相當(dāng)于一條指令的信息。當(dāng)使用38.4 kbit/s比特率時(shí)，可傳送69個(gè)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(diào)用的響應(yīng)時(shí)間。

在了解了P-BusII的主要控制指令后，再來(lái)看一下視頻切換臺(tái)對(duì)P-BusII的一些設(shè)置。以史諾偉思的Kahuna視頻切換臺(tái)為例，圖10為Kahuna的P-Bus設(shè)置界面。從該界面上可以看到，在Device Selection中選擇要控制的24個(gè)外圍設(shè)備的ID號(hào)。當(dāng)使用Learn或Recall指令時(shí)，可以選擇0～4095的寄存器號(hào)。當(dāng)用Trigger指令進(jìn)行控制時(shí)，可直接在Trigger Type中選擇外設(shè)的類型。在具體的應(yīng)用中，可以將這些控制指令通過(guò)切換臺(tái)“宏”指令的方式，在效果時(shí)間線上進(jìn)行調(diào)用。

再來(lái)看GVG公司的視頻切換臺(tái)，在Kalypso視頻切換臺(tái)中，首先在工程菜單中對(duì)P-Bus的端口、外圍設(shè)備及觸發(fā)器名稱進(jìn)行設(shè)置（見(jiàn)圖11a）。然后在P-Bus和GPI輸出界面中設(shè)置它的操作控制（見(jiàn)圖11b）。在控制菜單的左邊P-Bus Device中列出了外圍受控的設(shè)備及狀態(tài)，中間是觸發(fā)指令的16個(gè)觸發(fā)器號(hào)。它的Learn和Recall指令可以基于鍵幀的調(diào)用，也可以基于寄存器的調(diào)用。當(dāng)基于寄存器調(diào)用時(shí)，不需要選擇P-Bus的寄存器號(hào)。在Learn和Recall指令中寄存器號(hào)與切換臺(tái)E-MEM的存儲(chǔ)器號(hào)一致。在基于鍵幀時(shí)，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(guó)內(nèi)的應(yīng)用還非常少，直接支持PBusII協(xié)議的外圍視音頻設(shè)備比較少，在具體的應(yīng)用中還需要通過(guò)P-Bus控制接口箱進(jìn)行轉(zhuǎn)換控制，如LANCE的TDC-100控制器和DNF的PBIB（Peripheral Bus Interface Box）系列控制設(shè)備等。但它確實(shí)是一種簡(jiǎn)單、靈活的外圍設(shè)備控制方式，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，制作和播出對(duì)系統(tǒng)控制的要求不斷提高，復(fù)雜的視音頻系統(tǒng)的綜合控制會(huì)越來(lái)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/.