一、引言
我台之前采购过一台Atem系列的4K切换台，尺寸为标准1U宽度，视频信号8进2出，音频模拟信号2进2出，带多画面输出，属于比较入门级别的切换台。由于采购的时候没有采购对应BMD切换台面板，应此使用该BMD Atem切换台必须外接电脑，通过它的对应软件切换，这跟我们传统的实体按键方式的切换相比还是有点不适应。
正好我们台仓库里有一批标清时代过渡过来的切换台面板和主机，型号是ROSS的Synergy100面板和Synergy1主机，标清16进15出，以前老台新闻演播室内备用的台子，所有功能完好，配件和说明书都在，放着也是吃灰，那就拿出来改造下，重新发光发彩。
二、BMD切换台API分析及工作流程
2.1、BMD切换台介绍
BMD系列的产品以其功能强大，性价比高，已于扩展开发的优点，得到了很多广电和业内同行的肯定，我在之前有篇关于BMD多画面的开发上也做过介绍通过TallyMan实现BMD多画面内动态源名及Tally显示，在此篇我们重点讲讲它的切换台和它开放给用户的SDK，切换台主机的前后面板如图所示。切换台前面板实体按键代表的是AUX1的输出监看，可直接切AUX1母线的信号源；切换台后面板带4路HMDI输入和4路HDSDI输入，同时Program输出2路，AUX输出1路，多画面输出2路，音频2入2出，切换台主机的Program输出控制采用网口，需配套它对应的切换台面板或切换台软件。
2.2、BMD SDK开发包
在BMD官网通过开发者选项，可以下载到Atem系列切换台对应的SDK，同时BMD还有内部开发者论坛，在定向开发上有问题，都可以在开发者论坛找到对应的答案。BMD SDK针对MAC和Windows平台有不同的API文件和案例，此次我开发采用的是Windows平台C#的方式，在做开发之前先得了解它的API及工作方式。
BMD介绍API的手册600多页，秘密麻麻全是接口和数据类型，对于我这种刚接触API开发的小白来说，看懂确实花了不少时间，我对BMD底层的内容以及COM组件这类也知之甚少，这块留到以后的开发中继续学习，话不多啰嗦，我把我梳理的对BMD API的介绍做简单总结如下：
a.IUnknow基类接口
IUnknow接口是一个基类接口，所有的API接口都是继承自IUnknow接口，并且所有接口在注册时都含有一个独有的GUID，同时IUnknow接口下提供了3个方法QueryInterface、AddRef、Release.QueryInterface提供获取子类接口的方法，AddRef增加接口计数，Release减少接口计数，具体原理说明网上有很多，在此不做过多解释，BMD的接口直接继承此类，然后对方法进行封装，写入COM组件，同时再提供BMD自己API接口文件，让开发者直接调用。
b.EventType事件枚举
切换台的每个操作，如切换信号源、更改多画面输出、选择视频格式、连接、断开等，都可以当作一个事件，BMD对这些事件进行了分类，每一类事件中可以枚举出具体的事件接口，通过接口获取事件对象，在通过事件对象操作事件方法，比如说更新按钮状态、更新Tally指示灯等。
1.BMDSwitcherMixEffectBlockEventType,MixEffectBlock可以当作切换台的ME母线处理模块，根据切换台ME级的数量有MixEffectBlock1到MixEffectBlock4递增，ME母线上的处理事件包含了我们切换台平时的主要操作，如“bmdSwitcherMixEffectBlockEventTypeProgramInputChanged”事件表示PGM输入信号变换；“bmdSwitcherMixEffectBlockEventTypePreviewInputChanged”事件表示PST输入信号变换；“bmdSwitcherMixEffectBlockEventTypeTransitionPositionChanged”事件表示推杆位置的变换；在此我们只要记住这些事件的作用（从字面意思去理解），然后去覆写它的方法，就能实现对该事件的操作。
2.BMDSwitcherEventType，这里面枚举了切换台配置变换后的事件，如切换台连接断开事件bmdSwitcherEventTypeDisconnected，多画面变化事件bmdSwitcherEventTypeMultiViewVideoModeChanged，视频格式变化事件bmdSwitcherEventTypeVideoModeChanged等等，我们可以利用这些事件对切换台的工作状态进行监测，以及时做出应对。
3.BMDSwitcherInputEventType，这里枚举了对切换台输入信号源的变化所采取的对应事件，如输入源名变更事件bmdSwitcherInputEventTypeShortNameChanged，Program Tally是否改变的事件bmdSwitcherInputEventTypeIsProgramTalliedChanged，我们可以利用这些事件对输入源名的变化做出实时更新。
4.BMDSwitcherInputAuxEventType，这里枚举了切换台AUX母线输入源的事件，主要包含对AUX母线上输入源信号变化的处理事件bmdSwitcherInputAuxEventTypeInputSourceChanged。
c.BMD主要API接口分析
1.IBMDSwitcherDiscovery，该接口内提供了连接切换台主机的方法“ConnectTo”，在使用该接口时，IBMDSwitcherDiscovery提供了一个子类CBMDSwitcherDiscovery，用作该接口的入口（COM出于安全性考虑），CBMDSwitcherDiscovery类中隐藏了CoCreateInstance方法，该方法用于发现IBMDSwitcherDiscovery接口并实例化，因此我们在使用该接口的时候应做如下操作。
2.IBMDSwitcher，该接口与IBMDSwitcherDiscovery一起使用，通过IBMDSwitcherDiscovery实例化并获取的m_switcher对象就是IBMDSwitcher接口的实例化，同时该接口中还提供了很多对切换台的操作方法，如获取切换台名字GetProductName，设定视频模式SetVideoMode，获取电源状态指示GetPowerStatus，添加/删除回调Add/RemoveCallback,创建迭代器CreateIterator，其中比较重要的是回调和迭代器的两种方法。
Callback回调相当于一个中断处理函数，当符合条件时，会自动调用中断里面的函数，我们在IBMDSwitcher的对象中添加回调，主要是为了添加对切换台事件的自动处理BMDSwitcherEventType，例如对切换台断开连接后的自动处理bmdSwitcherEventTypeDisconnected。
CreateIterator迭代器，可以通过接口的GUID，获取获取对应接口迭代器的指针，进而通过指针获取迭代器的对象，迭代器简单点说就是一个FIFO的队列，例如IBMDSwitcher中的CreateIterator方法，可以获取IBMDSwitcherInputIterator和IBMDSwitcherMixEffectBlockIterator两个对象，前者包含输入源的对象，如CAM1，CAM2，AUX，ColorBars的对象，通过Next方法，可以将这些对象一一放出；后者包含MixEffectBlock对象，即处理ME母线的对象，默认MixEffectBlock1开始，根据ME级母线数量增加。
3.IBMDSwitcherMixEffectBlock，该接口主要实现了对ME级母线的一系列操作，该接口的对象可以通过之前介绍的CreateIterator获取，本次使用的切换台只有1级ME，所有只需要从迭代器中取出MixEffectBlock1即可。该接口同样提供了很多操作方法，如设定PGM的输入SetProgramInput，设定PST的输入SetPreviewInput，使用AutoTrans功能PerformAutoTransition，使用Cut功能PerformCut等等，基本ME级母线需要用到的操作都在此处。
与此同时，IBMDSwitcherMixEffectBlock也提供了Add/RemoveCallback回调方法的操作，原理同之前介绍的IBMDSwitcher回调一样，此处IBMDSwitcherMixEffectBlock用到回调的作用，是为了监测PGM和PST母线上输入源的变化，同时更具变化更新切换台面板按钮灯的状态。
4.IBMDSwitcherInputAux，该接口提供了对Aux母线的操作方法，IBMDSwitcherInputAux是IBMDSwitcherInput的子接口，之前通过IBMDSwitcher中CreateIterator方法获取输入的迭代器inputIterator，该迭代器内包含各种输入信号源，同时也包含对Aux母线的操作对象，为了拿到这个Aux母线的操作对象，我们需要从迭代器中遍历查找，具体方法如下，当迭代器中的输入源类型为_BMDSwitcherPortType.bmdSwitcherPortTypeAuxOutput时，说明此输入源是Aux。
有了IBMDSwitcherInputAux对象以后，就可以通过端口对象里的方法，实现对Aux母线的操作，如设定Aux输入源SetInputSource，Add/RemoveCallback回调方法操作等，跟之前的IBMDSwitcherMixEffectBlock接口对象操作类似，在此不做复述。
2.3、BMD切换台连接简单流程的实现
BMD切换台的接口简图如图所示，主要用到的接口对象IBMDSwitcherDiscovery，IBMDSwitcherInput，IBMDSwitcherMixEffectBlock之前都有介绍，通过这些接口以及这些接口下面的子接口和方法，我们就能简单实现对BMD切换台的操作，具体软件设计流程如下：
1.使用IBMDSwitcherDiscovery::ConnectTo连接切换台设备，并获得IBMDSwitcher接口对象，同时为切换台注册监听事件IBMDSwitcherCallback，当切换台连接发生断开时，重置全部资源。
2.通过IBMDSwitcher::CreateIterator，获取IBMDSwitcherInputIterator的迭代器对象，对于每个IBMDSwitcherInput输入对象，可以通过IBMDSwitcherInputIterator::Next方法实现，获取输入对象以后，通过IBMDSwitcherInput::GetInputId获取输入对象的ID，IBMDSwitcherInput::GetShortName获取输入对象的名字，同时为每个输入对象注册监控事件IBMDSwitcherInputCallback，监测属于源名是否发生变化。
3.通过IBMDSwitcher::CreateIterator，获取IBMDSwitcherMixEffectBlockIterator的迭代器对象，通过IBMDSwitcherMixEffectBlockIterator::Next方法，获取第一级ME的接口对象，可以对该接口对象进行各类操作，如IBMDSwitcherMixEffectBlock::SetProgramInput设置PGM输入源，IBMDSwitcherMixEffectBlock::SetPreviewInput设置PST输入源，IBMDSwitcherMixEffectBlock::PerformAutoTransition使用AutoTrans功能等，同时为rMixEffectBlock1注册监控事件IBMDSwitcherMixEffectBlockCallback，当PGM和PST发生变化时，更新切换台面板上按钮状态。
4.添加外围输入事件触发，如Synergy100切换面板，通过RS422串口收发信号，当切换台收到切换面板发送过来的串口信号时，自动转换成切换台内部信号触发方式。
5.添加外围输出事件触发，BMD切换台主机需要给外部摄像机单元提供Tally GPIO信号，我们可以通过网口转GPIO的方式，将BMD切换台内数字Tally信号转换成模拟Tally信号，发送给摄像机CCU单元。
软件界面设计如下图，PGM，PST，AUX母线上的信号源选中状态，分别以不同的颜色显示。
软件设计流程框图如下图所示
三、Synergy100面板探索及按键定义
Ross Synergy100从使用至今，十几年风风雨雨，依旧坚挺，在工业设计上，运行稳定性上，不得不佩服老外。切换台采用的切换协议是GVG 100，该切换台协议至今仍在很多切换台上使用，BMD Atem其他系列的切换台主机，4ME及以上的，带COM口的，都支持GVG 100，松下的AV-HS410，AV-HS450系列也同样支持GVG 100协议，不过经过这么多年的发展，该协议的原版，或者说Synergy 100上对应的协议，早已经无处可找，从切他品牌的切换台上拿到的GVG 100协议，也是经过改良，加入过新的字段的。找不到协议说明，就不能和Synergy 100切换台握手，因此我只能从有限的信息中去获取相关操作，尝试打通它对BMD切换台的操作。
3.1、Synergy100切换台面板的连接
从切换台面板后视图可见，其提供有三种连接方式，分别是Analog模拟连接，100/10 GVG100协议连接和Synergy连接，模拟连接采用并口方式，就是简单的短路和开路信号源，此处不做深入研究；100/10接口走的是GVG100协议，为DB15的母头，RS422接口协议；Synergy接口经过测定，走的也是GVG100协议，此接口并非按照RJ45接口定义，而是RS422接口协议，不能用网线代替。
100/10接口和Synergy接口的定义分别如下图，在连接上，只需要TX+，TX-，RX+，RX-四针引出来就行。
Synergy控制面板的后端还有两个Tally并口输出，经过测试发现，只有在GVG100协议打通的时候并口Tally才能使用，因此本次项目中暂时不能用到，如需要Tally信号，需要从BMD主机中读取，将串行Tally信号转换为并行Tally信号。
3.2、Synergy切换台面板按键测试
3.2.1、面板失联状态按键输出
切换台面板上电以后，如果没有接入切换台主机，则面板上显示Lost状态，但是如果按下面板上按键，100/10接口和Synergy接口仍旧有信号输出，通过在将输出信号接入电脑，串口波特率115200，停止位1位，校验位没有，并用“串口精灵”测试，得到的按键码如下：
1.PGM按键，面板上从左往右数共有9个，按下按键并松开，对应面板的输出信号是F0 02 FB/FA 20~28 XX XX，数据显示以16进制显示，FB表示按下，FA表示松开，20表示PGM母线第一个按键，以此类推，XX XX表示两个校验位。
2.PST按键，面板上从左往右数共9个，和PGM按键类似，对应输出信号是F0 02 FB/FA 00~08 XX XX。
3.AUX按键，面板上从左往右数共9个，和PGM按键类似，对应输出信号是F0 02 FB/FA 40~48 XX XX。
4.Cut按键，对应输出信号F0 02 FB/FA 6D XX XX
5.AutoTrans按键，对应输出信号F0 02 FB/FA 6C XX XX
6.滑杆，对应输出信号F0 04 C5 00 00 00 XX XX~F0 04 C5 00 0F FF XX XX,滑杆在最下方时中间数据位是00 00 00，滑杆在最上方时，中间数据位是00 0F FF，经过测定，随着滑杆由下往上推动，数据呈现一个线性递增的状态，类似于滑动变阻器。
有了如上测定的按键信号，就算Synergy100面板处于Lost状态，仍旧能够通过相应的编程，实现对BMD切换台的控制。
3.2.2、面板锁定状态按键输出
为了要一探究竟，笔者尝试读取了Synergy100面板和Synergy1主机连接状态下，信号的输入输出状态，看看原生状态下，主机和面板通过GVG100的协议是怎么工作的。
主机和面板在发送命令的格式上相同，都是每隔15ms发送，数据格式是F0 03 C8 00 00 XX XX到F0 03 C8 FF 00 XX XX，其中00~FF是呈递增状态，XX是两个校验位；同时每隔500ms，会发发送一串以F0 01 00 D0 63为首尾的数据；主机和面板发送数据一样，可以认为主机是命令发起方，面板在接收到命令以后，返回给同样的命令。
上述发送的数据可以理解为按键的扫描周期，然后每隔500ms会发送F0 01 00 D0 63作为同步锁定，此时面板显示连接状态，同时能够记住面板上的每一个按键状态；继续测试发现，F0 03 C8 XX XX XX XX数据的第5位为00和01两个状态，其中01表示按下按键，00表示没按下按键，例如F0 03 C8 21 01 0E 2A这行数据，表示0x21号按钮已经被按下，它的状态被记住在Synergy1主机中，下次开机重启仍旧是这个状态，0x21由上述按键码描述可知，就是PGM母线上的第1个按钮；也就是说当在Synergy100面板上按下按键时，面板先会发送类似F0 02 FB/FA 20~28 XX XX字样的数据给切换台主机，主机记住了按钮状态和编号，并在按键周期内不断反馈给切换台面板。
最后，主机和面板通信的数据分析，主要集中在最后两个校验位的计算上，笔者暂时还没找到规律，这待以后的开发中还需解决，目前GVG100在Synergy系列切换台上的通信暂时研究到此。
四、总结
此次开发难度，主要还是在设备资料的接收上，BMD公司提供的API确实能满足广大开发者的二次开发，如果要弄清楚它每个API的作用和用法，估计要花上不少时间，但我们项目从实际应用出发的话，本文分析的几个API已经能够很好的解决问题了。
同时，使用BMD公司提供的API必须安装它的切换台软件系统，在安装过程中，它会自动将它的COM组件注册到Windows系统，然后通过它提供给我们的idl文件进行调用接口，对于idl怎么编写，COM怎么注册，其原理这块我也是看的云里雾里，微软的东西真的是博大精深哈。