Brevet FR2969329A1 — publié le 20120622

SYSTEME DE CONNEXION EN CHAINE D'EQUIPEMENTS AUDIO ET VIDEO Domaine technique de l'invention L'invention est relative à la connexion de plusieurs équipements source de signaux audio et/ou vidéo numériques (lecteur de DVD, démodulateur câble/satellite,boite d'accès vidéo par internet, ordinateur...) à des équipements de restitution (téléviseur, moniteur, projecteur, équipement « home cinema »...). État de la technique Pour connecter des équipements source à un équipement de restitution, on dispose aujourd'hui de liaisons numériques selon les normes HDMI et DisplayPort, les liaisons HDMI étant plus courantes. Ces liaisons numériques permettent de transférer des signaux décompressés vidéo haute définition et audio en sens unique. La version 1.4A de la norme HDMI prévoit des canaux de retour audio et de télécommande (Norme CEC). Les normes VESA DisplayPort 1.1A et 1.2 prévoient un canal auxiliaire bidirectionnel. Pour connecter plusieurs équipements source à un équipement de restitution à l'aide de liaisons HDMI, on réalise une connexion point à point, c'est-à-dire que l'équipement de restitution doit être muni d'autant de connecteurs HDMI que de sources à connecter. Si l'on veut connecter plus de sources, on doit insérer des boîtiers de commutation séparés. Le choix de la source à restituer devient alors complexe. Dans le monde analogique, on disposait de la liaison « SCART » ou « Péritel », qui permettait de connecter en chaîne un certain nombre d'équipements. La sélection de la source à restituer se faisait en mettant sous tension la source sélectionnée et en mettant en veille les équipements entre la source et l'équipement de restitution. Résumé de l'invention On constate qu'il existe un besoin, dans le monde numérique, de connecter un nombre quelconque d'équipements en chaîne à un équipement de restitution. On souhaite en particulier que les équipements inactifs d'une telle chaîne consomment peu d'énergie On tend à satisfaire ce besoin en prévoyant un équipement électronique comprenant une interface de sortie ayant un canal de sortie de haut débit, un canal bidirectionnel auxiliaire de débit moyen, et une broche de relais d'alimentation ; une interface d'entrée ayant un canal d'entrée de haut débit, un canal bidirectionnel auxiliaire de débit moyen, et une broche de relais d'alimentation ; et un circuit de gestion apte à organiser le relais d'un flux du canal d'entrée vers le canal de sortie, et le relais de données entre les canaux auxiliaires des interfaces d'entrée et de sortie. Il comprend notamment une source d'alimentation configurée pour activer la broche de relais d'alimentation de l'une des interfaces, interface aval, indépendamment de l'alimentation de l'équipement. Les interfaces et le circuit de gestion sont par ailleurs alimentés à partir de la broche de relais d'alimentation de l'autre interface, interface amont. Selon un mode de réalisation, la source d'alimentation est configurée pour alimenter l'équipement lui-même ou la broche de relais d'alimentation de l'interface aval sur commande du circuit de gestion en réponse à une commande reçue par le canal auxiliaire de l'interface amont. Selon un mode de réalisation, les canaux haut débit sont conçus pour véhiculer des signaux vidéo et audio numériques et le circuit de gestion est apte à organiser l'émission de signaux audio numériques par le canal auxiliaire de l'interface d'entrée. On prévoit en outre un procédé de gestion de plusieurs équipements du type susmentionné, reliés en chaîne par leurs interfaces d'entrée et de sortie, comprenant les étapes suivantes mises en oeuvre par un équipement maître disposé en amont de la chaîne : identifier un équipement cible dans la chaîne ; activer la broche de relais d'alimentation de l'interface aval de l'équipement maître ; pour chaque équipement disposé entre l'équipement maître et l'équipement cible, lui envoyer par le canal auxiliaire de son interface amont une commande d'activation de la broche de relais d'alimentation de son interface aval ; et envoyer à l'équipement cible, par le canal auxiliaire de son interface amont, une commande d'alimentation de l'équipement. Un procédé d'identification de plusieurs équipements reliés en chaîne par leurs interfaces d'entrée et de sortie, comprend les étapes suivantes mises en oeuvre par un équipement maître disposé en amont de la chaîne : activer la broche de relais d'alimentation de l'interface aval de l'équipement maître ; pour chaque équipement esclave de la chaîne, lui envoyer par le canal auxiliaire de son interface amont une commande d'activation de la broche de relais d'alimentation de son interface aval ; et recevoir par le canal auxiliaire de l'interface aval de l'équipement maître des données d'identification qu'envoient les équipements esclave au fur et à mesure que les circuits de gestion de leurs interfaces sont alimentés. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs et illustrés à l'aide des dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 représente schématiquement une liaison selon les normes VESA DisplayPort ; la figure 2 représente schématiquement une chaîne d'équipements 15 audio/vidéo reliés par des liaisons DisplayPort ; la figure 3 représente schématiquement un mode de réalisation de relais à interfaces DisplayPort incorporé dans un équipement et associé à une source d'alimentation de l'équipement ; et les figures 4a à 4c représentent quatre états du relais de la figure 3 dans 20 l'établissement d'une communication avec une source sélectionnée. Description d'un mode de réalisation préféré de l'invention Afin de relier en chaîne plusieurs équipements numériques, on prévoit d'utiliser une liaison ayant un canal unidirectionnel de haut débit (pouvant transmettre de la vidéo haute définition décompressée), un canal bidirectionnel de débit moyen 25 (suffisant pour transmettre de l'audio compressée), et une ligne de relais d'alimentation. Les normes HDMI 1.4 et VESA DisplayPort définissent des liaisons satisfaisant ces besoins. On préfèrera la norme DisplayPort car elle a été en partie conçue pour mettre des équipements en chaîne (jusqu'à 63 équipements à partir de la version 1.2), ce qui signifie qu'on dispose déjà de 30 protocoles et de circuits adaptés à une mise en chaîne. La figure 1 représente schématiquement une liaison DisplayPort entre un émetteur Tx et un récepteur Rx. La liaison comporte jusqu'à quatre lignes haut débit unidirectionnelles (Tx vers Rx) ML_LnO à ML_Ln3 (du terme anglais « Main Link Lane » signifiant voie de liaison principale) ; une ligne bidirectionnelle de débit moyen AUX_CH ; une ligne unidirectionnelle (Rx vers Tx) de détection de branchement à chaud Hot_Plug_Detect ; et une ligne de relais d'alimentation DP_PWR. Selon la norme VESA DisplayPort version 1.2, le débit sur chaque ligne ML_Ln peut atteindre 5,4 Gb/s, et la ligne AUX_CH dispose d'un mode rapide, désigné F-AUX, ayant un débit de 720 Mb/s. La ligne de relais d'alimentation DP_PWR est prévue pour véhiculer une tension de 3,3 V sous 500 mA. La liaison DisplayPort a été initialement conçue pour connecter des moniteurs ou autres dispositifs d'affichage à des unités centrales d'ordinateurs. Une application envisagée pour le canal auxiliaire AUX_CH est de transmettre vers l'unité centrale les signaux issus de périphériques connectés au moniteur, tels que le clavier, la souris, une caméra, un microphone, et autres périphériques connectés à des prises USB (ou autres) prévues sur le moniteur. Cela permet de relier le moniteur muni de ses périphériques par un seul câble à l'unité centrale. II a également été envisagé de relier plusieurs moniteurs en chaîne à l'unité centrale. Dans ce cas, chaque moniteur est muni d'une interface d'entrée et d'une interface de sortie DisplayPort. L'interface d'entrée de chaque moniteur est conçue pour accepter plusieurs flux vidéo. Le moniteur extrait le flux qui lui est destiné et relaye les autres sur son interface de sortie, connectée au moniteur suivant qui effectue une opération similaire. Le canal auxiliaire est utilisé dans ce cas pour identifier la destination des flux vidéo, les identifiants et possibilités des moniteurs ayant été communiqués à l'unité centrale par les canaux auxiliaires à la mise sous tension ou à la connexion des moniteurs. Dans les applications évoquées ci-dessus, la ligne de relais d'alimentation DP_PWR n'est pas utilisée. Une application envisagée de cette ligne est d'alimenter en courant un dispositif d'affichage de faible consommation, tel qu'un afficheur LCD ou un mini projecteur vidéo. La figure 2 illustre schématiquement un exemple de mise en chaîne d'équipements audio/vidéo El à E4 à l'aide de liaisons DisplayPort DP1 à DP3. On veut, par exemple, relier un lecteur de DVD, un démodulateur satellite STB, et un amplificateur audio/vidéo AVR à un téléviseur TV. Chaque équipement est muni d'une interface d'entrée et d'une interface de sortie DisplayPort, DP ci-après. Les notions « d'entrée » et de « sortie » sont à prendre relativement au flux sur les lignes haut débit ML_Ln. Un équipement est mis dans la chaîne en reliant sont interface de sortie à l'interface d'entrée de l'équipement précédent, l'équipement en tête de chaîne étant un dispositif de restitution audio/vidéo, le téléviseur TV à la figure 3, susceptible de recevoir le flux audio/vidéo de n'importe lequel des autres équipements, ou plusieurs en même temps (écran partagé , fenêtrage, mosaïque). Cette chaîne, numérique, avec les circuits de gestion associés aux interfaces DP dans chaque équipement, pourrait conçue de la même manière qu'une chaîne analogique à base de liaisons SCART, c'est-à-dire que l'utilisateur met en marche l'équipement à regarder, par exemple El, et met en veille tous les équipements (E2) situés entre l'équipement à regarder et les équipements de restitution (E3, E4). Les interfaces DP dans les équipements en veille (E2), alimentés par le système de veille, sont configurés dans ce mode pour relayer les signaux de leur liaison entrante vers leur liaison sortante. L'amplificateur E3 récupère le flux audio et relaye seulement le flux vidéo V1 vers le téléviseur E4. En outre, les canaux auxiliaires bidirectionnels des liaisons DP pourront servir, par exemple, à transmettre des signaux de télécommande RC reçues de manière centralisée par l'un des équipements, ici E3. De plus, l'emplacement d'un équipement récepteur de débit moyen, comme l'amplificateur E3, peut être quelconque. Si on place l'amplificateur E3 en queue de chaîne, du côté opposé au téléviseur, le flux audio qui lui est destiné peut lui être transmis par les canaux auxiliaires des liaisons DP. On préfère pour cela que les interfaces DP soient à la version 1.2 de la norme, autorisant un débit amplement suffisant pour tout flux audio sur le canal auxiliaire. On remarquera qu'une telle chaîne pourrait également être réalisée à partir de liaisons HDMI 1.4, disposant de canaux dédiés au retour audio et à la télécommande. Dans cet exemple de mise en chaîne, on a évoqué que les équipements non utilisés entre l'équipement regardé et l'équipement de restitution sont mis en veille, et non éteints, afin que leurs interfaces DP soient alimentées pour assurer leur fonction de relais. Même si aucun équipement n'est utilisé, on souhaite que les interfaces DP transmettent les signaux de télécommande permettant de mettre sous tension un équipement choisi. Or de nombreux équipements consomment une énergie non négligeable en veille. C'est le cas, par exemple, d'un magnétoscope numérique, ou PVR, qui doit être capable, même en veille, d'enregistrer un programme. Si on n'a pas programmé d'enregistrement, on souhaite pouvoir éteindre l'équipement, ou le mettre dans un état de veille profond qui n'alimente que les circuits nécessaires à sa remise sous tension à distance. II s'avère que le courant requis pour le fonctionnement des interfaces DP (comme pour des interfaces HDMI) est relativement important, car ces interfaces sont prévues pour transmettre des signaux à débit élevé, jusqu'à 21,6 Gb/s pour une interface DisplayPort 1.2. Un courant de « veille profonde » ne suffit pas à les alimenter. On propose ci-après une solution permettant d'alimenter seulement les interfaces requises dans une chaîne, tout en assurant une consommation d'énergie minimale, voire une extinction, des équipements non utilisés. Cette solution permettra en outre de mettre en route à distance un équipement même si les équipements intermédiaires dans la chaîne sont hors tension, voire débranchés de toute source d'alimentation. La figure 3 représente schématiquement un mode de réalisation d'un relais 10 à 25 interfaces DisplayPort, incorporé dans un équipement et associé à une source d'alimentation 12 de l'équipement. La partie inférieure du relais 10 correspond à l'interface d'entrée DPi. Les lignes d'entrée haut débit reçoivent un flux audio/vidéo AVi provenant de l'interface de sortie de l'équipement suivant de la chaîne. Ce flux AVi, mis en forme par un 30 circuit de réception Ln Rx, arrive sur une première entrée d'un multiplexeur 14. Une deuxième entrée du multiplexeur 14 reçoit un flux audio/vidéo local, c'est-à-dire de l'équipement lui-même, par l'intermédiaire d'un circuit de conversion CONV. Le multiplexeur 14 est commandé par un circuit de gestion 16 qui gère notamment les canaux auxiliaires AUXi de l'interface d'entrée et AUXo de l'interface de sortie. Cette interface de sortie DPo est représentée à la partie supérieure du relais 10. La sortie du multiplexeur 14 fournit le flux audio/vidéo sortant AVo par l'intermédiaire d'un circuit d'émission Ln Tx. La ligne de relais d'alimentation DP_PWRo de l'interface de sortie est prévue pour fournir l'alimentation nécessaire au relais 10. En d'autres termes, il n'est pas prévu d'alimenter le relais 10 par la source d'alimentation interne 12 de l'équipement. Les valeurs de tension (3,3 V) et de courant (500 mA) prévues io pour cette ligne par les normes DisplayPort autorisent cela. La ligne de relais d'alimentation DP_PWRi de l'interface d'entrée est, quant à elle, alimentée par une sortie dédiée de la source d'alimentation 12 de l'équipement, sous commande du circuit de gestion 16. La source 12 est par ailleurs prévue, sous commande du circuit 16, pour fournir l'alimentation 15 générale PWR de l'équipement, ou, le cas échéant, une alimentation d'état de veille SBY. En absence de commande par le circuit de gestion 16, la source 12 ne fournit aucune alimentation. L'alimentation nécessaire à la source 12 pour gérer les commandes reçues du circuit de gestion 16 peut être fournie, comme cela est 20 représenté, par la ligne DP_PWRo. Ainsi, la source 12 peut être entièrement déconnectée d'une source principale, comme le réseau électrique. Le circuit de gestion 16 peut être prévu en outre, comme cela est représenté, pour diriger un flux audio local A Loc, ou même un flux vidéo compressé, vers le canal auxiliaire AUXi de l'interface d'entrée. Cela permet de disposer un 25 équipement de restitution audio en queue de chaîne, et de lui transmettre par les canaux auxiliaires des signaux audio en sens inverse du sens des canaux ML_Ln. Par ailleurs, l'équipement peut être muni de diverses interfaces, comme USB ou Ethernet, que le circuit 16 redirige et met à disposition par les canaux auxiliaires des interfaces d'entrée et de sortie. 30 Les figures 4a à 4d représentent différents états d'un relais du type de la figure 3 en cours d'utilisation dans une chaîne d'équipements. Les éléments alimentés sont représentés en trait plein, tandis que les éléments non alimentés sont représentés en pointillés. Pour des raisons de clarté, on n'a pas représenté les canaux haut débit du relais, qui se comportent, du point de vue de leur alimentation, comme les canaux auxiliaires et le circuit de gestion 16. Chaque équipement intermédiaire de la chaîne est muni d'un relais similaire. Les équipements extrêmes pourront être munis seulement de l'interface d'entrée ou de l'interface de sortie, selon que l'équipement est en tête ou en queue de chaîne. L'un des équipements, de préférence celui situé en tête de chaîne, est maître et sera prévu pour gérer les autres équipements, esclaves, de la chaîne. L'équipement maître est de préférence choisi parmi ceux qu'on utilisé nécessairement, par exemple le téléviseur E4 (fig 2). II pourrait s'agir également de l'amplificateur E3, auquel cas celui-ci serait placé en tête de chaîne, devant le téléviseur. La figure 4a illustre un relais d'un équipement esclave dans un état initial, où tous les équipements de la chaîne sont hors tension. Ni le relais, ni l'équipement lui-même n'est alimenté. La source d'alimentation 12 est inactive. Il n'y a aucune consommation d'énergie dans l'équipement. A la figure 4b, un équipement amont, par exemple l'équipement maître, alimente la ligne DP_PWRo. Les éléments du relais sont alimentés et prêts à fonctionner. En outre, l'équipement maître transmet sur le canal auxiliaire un identifiant de l'équipement cible à activer. Cet identifiant peut être la position de l'équipement sur la chaîne, chaque équipement ayant au préalable mémorisé sa position. L'identifiant peut également être un identifiant universel unique que l'équipement maître a préalablement mémorisé. A la figure 4c, il s'avère que l'équipement n'est pas l'équipement cible du fait que le circuit de gestion n'a pas reconnu l'identifiant. Il se trouve donc plus en aval dans la chaîne. Le circuit de gestion commande la source 12 pour qu'elle alimente la ligne DP_PWRi de l'interface d'entrée DPi. Cette ligne alimente le relais de l'équipement aval suivant, qui se retrouve à l'état de la figure 4b. Le relais est configuré pour fonctionner en pont, c'est-à-dire que le multiplexeur 14 (fig 3) est réglé pour transmettre le flux entrant AVi sur l'interface de sortie DPo. Le circuit de gestion 16 transmet en outre sur le canal AUXi l'identifiant qu'il a reçu par le canal AUXo. A la figure 4d, l'équipement s'avère être l'équipement cible. Le circuit de gestion, qui a reconnu l'identifiant arrivant sur le canal AUXo, commande la source 12 pour mettre l'équipement sous tension. Par la même occasion, le multiplexeur 14 (fig 3) est réglé pour transmettre le flux local AV Loc sur l'interface de sortie. S'il s'avère qu'un récepteur audio se trouve plus loin vers la queue de la chaîne, le flux audio local est dirigé sur le canal auxiliaire AUXi de l'interface d'entrée. On répète alors les étapes des figures 4b et 4c pour les équipements aval, jusqu'à atteindre le récepteur audio. io Selon une alternative à l'étape de la figure 4d, l'équipement est passé de l'état éteint à l'état de veille, par exemple dans le cas d'un magnétoscope numérique programmé pour un enregistrement. Bien entendu, pour définir un équipement cible, il est préférable que l'équipement maître connaisse au préalable la composition de la chaîne. Le 15 maître peut prendre connaissance des équipements de la chaîne lors d'une phase de découverte, qui peut être effectuée systématiquement à chaque mise sous tension de l'équipement maître ou ponctuellement à la demande de l'utilisateur à chaque fois qu'il modifie la chaîne. Au cours de cette phase, on procède selon les étapes des figures 4a à 4c, pour activer de proche en proche 20 tous les relais des équipements de la chaîne, comme si le maître cherchait à activer un équipement situé en queue de chaîne. A chaque activation d'un relais, l'équipement maître est notifié par les canaux auxiliaires, selon les protocoles définis par la norme DisplayPort. Ces protocoles sont prévus notamment pour que les équipements qu'on 25 interconnecte s'identifient mutuellement. Les informations d'identification échangées peuvent contenir un identifiant universel unique, la marque et le modèle de l'équipement, le numéro de série, les formats de flux et débits reconnus... Ainsi, l'équipement maître reçoit ces informations et peut constituer une table des équipements de la chaîne et de leurs positions. L'équipement 30 maître peut en outre communiquer les positions aux équipements esclaves par les canaux auxiliaires pour qu'ils les mémorisent, par exemple dans leur circuit de gestion 16. Les équipements esclaves eux-mêmes pourraient maintenir des tables des équipements en aval, dont ils reçoivent les identifiants par leurs canaux AUXi. La mise hors tension de l'ensemble de la chaîne peut se dérouler de la manière suivante. L'utilisateur commence par mettre hors tension l'équipement maître. Celui-ci désactive la ligne DP_PWRi de son interface d'entrée DPi. II en résulte que le relais de l'équipement aval suivant n'est plus alimenté. De ce fait, la source d'alimentation 12 de cet équipement aval est désactivée, y compris sa ligne DP_PWRi. Les équipements de la chaîne sont ainsi mis hors tension de proche en proche, en partant de l'équipement maître, en tête de chaîne, vers l'équipement en queue de chaîne. Selon cette procédure de mise hors tension, toute communication avec l'équipement maître est interrompue immédiatement, de sorte qu'un équipement qui devrait rester en veille, par exemple pour effectuer un enregistrement à une heure programmée, serait également mis hors tension. Pour éviter cela, on préfère une procédure d'extinction « concertée ». L'équipement maître commande l'extinction de proche en proche en commençant par le dernier l'équipement actif en queue de chaîne, par l'intermédiaire des canaux auxiliaires. Il peut alors s'établir un dialogue avant mise hors tension entre l'équipement maître et l'équipement esclave. Par exemple, l'équipement esclave peut ignorer la commande de mise hors tension et rester en veille pour effectuer un enregistrement, mais réagir vis à vis de la chaîne comme s'il était hors tension, notamment en arrêtant l'alimentation de sa broche DP_PWRi. REVENDICATIONS1. Équipement électronique comprenant : - une interface de sortie ayant un canal de sortie de haut débit (AVo), un canal bidirectionnel auxiliaire (AUXo) de débit moyen, et une broche de relais d'alimentation (DP_PWRo) ; - une interface d'entrée ayant un canal d'entrée de haut débit (AVi), un canal bidirectionnel auxiliaire (AUXi) de débit moyen, et une broche de relais d'alimentation (DP_PWRi) ; et - un circuit de gestion (16) apte à organiser le relais d'un flux du canal d'entrée vers le canal de sortie, et le relais de données entre les canaux auxiliaires des interfaces d'entrée et de sortie ; caractérisé en ce qu'il comprend une source d'alimentation (12) configurée pour activer la broche de relais d'alimentation (DP_PWRi) de l'une des interfaces, interface aval, indépendamment de l'alimentation de l'équipement, et en ce que les interfaces et le circuit de gestion sont alimentés à partir de la broche de relais d'alimentation (DP_PWRo) de l'autre interface, interface amont. 2. Équipement selon la revendication 1, dans lequel la source d'alimentation (12) est configurée pour alimenter l'équipement lui-même (PWR) ou la broche de relais d'alimentation (DP_PWRi) de l'interface aval sur commande du circuit de gestion (16) en réponse à une commande reçue par le canal auxiliaire (AUXo) de l'interface amont. 3. Équipement selon la revendication 1, dans lequel les canaux haut débit sont conçus pour véhiculer des signaux vidéo et audio numériques et le circuit de gestion est apte à organiser l'émission de signaux audio numériques par le canal auxiliaire (AUXi) de l'interface d'entrée. 4. Procédé de gestion de plusieurs équipements selon la revendication 2 reliés en chaîne par leurs interfaces d'entrée et de sortie, comprenant les étapes suivantes mises en oeuvre par un équipement maître (E4) disposé en amont de la chaîne : - identifier un équipement cible dans la chaîne ; 11 - activer la broche de relais d'alimentation (DP_PWRi) de l'interface aval de l'équipement maître ; - pour chaque équipement disposé entre l'équipement maître et l'équipement cible, lui envoyer par le canal auxiliaire (AUXo) de son interface amont une commande d'activation de la broche de relais d'alimentation (DP_PWRi) de son interface aval ; et - envoyer à l'équipement cible, par le canal auxiliaire (AUXo) de son interface amont, une commande d'alimentation de l'équipement. 5. Procédé d'identification de plusieurs équipements selon la revendication 2 reliés en chaîne par leurs interfaces d'entrée et de sortie, comprenant les étapes suivantes mises en oeuvre par un équipement maître (E4) disposé en amont de la chaîne : - activer la broche de relais d'alimentation (DP_PWRi) de l'interface aval de l'équipement maître ; - pour chaque équipement esclave de la chaîne, lui envoyer par le canal auxiliaire (AUXo) de son interface amont une commande d'activation de la broche de relais d'alimentation de son interface aval ; et - recevoir par le canal auxiliaire de l'interface aval de l'équipement maître des données d'identification qu'envoient les équipements esclave au fur et à mesure que les circuits de gestion (16) de leurs interfaces sont alimentés.