摘? 要: 介紹了一種采用SAA7110視頻信號(hào)解碼芯片和AL250視頻掃描同步信號(hào)倍頻芯片設(shè)計(jì)的電視信號(hào)到計(jì)算機(jī)VGA信號(hào)的轉(zhuǎn)換電路,并給出了硬件電路設(shè)計(jì)方法和I2C總線單片機(jī)編程控制方法。
關(guān)鍵詞: 解碼器? 倍頻器? SAA7110? AL250? I2C總線
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基于CRT(陰極射線管)的電視機(jī)和計(jì)算機(jī)監(jiān)視器具有相同的基本工作原理和相似的外形,但電視信號(hào)(TV)與計(jì)算機(jī)監(jiān)視器的VGA信號(hào)之間存在很大差別,使得這兩種顯示設(shè)備無法通用。Averlogic公司視頻處理芯片AL250具有視頻信號(hào)倍頻作用,可與Philips公司的前端視頻解碼芯片SAA7110配合組成TV/VGA轉(zhuǎn)換電路,其輸出信號(hào)可以直接輸入到計(jì)算機(jī)顯示器。
1 TV信號(hào)和VGA信號(hào)
TV信號(hào)是一種隔行掃描信號(hào),把一幀圖像分為兩場(chǎng)來顯示,第一場(chǎng)顯示奇數(shù)行,第二場(chǎng)顯示偶數(shù)行,因而每秒鐘顯示的幀數(shù)為逐行掃描時(shí)的一半,行頻也減為原來的一半。而VGA信號(hào)為滿足高分辨率的要求,采取逐行顯示的方式,場(chǎng)頻與幀頻相等,因此當(dāng)每幀圖像的行數(shù)相同時(shí),VGA信號(hào)的行頻是TV信號(hào)行頻的兩倍。同時(shí),TV信號(hào)將亮度、色彩、掃描同步等信號(hào)復(fù)合為一路信號(hào),而VGA信號(hào)是分離的R、G、B信號(hào)和行頻、場(chǎng)頻掃描同步信號(hào),因而TV信號(hào)必須通過解碼和倍頻兩步處理,才能轉(zhuǎn)變?yōu)閂GA信號(hào)。
2 芯片介紹
TV/VGA轉(zhuǎn)換電路包括兩塊主要IC:Philips公司的SAA7110芯片和Averlogic公司的AL250芯片。
SAA7110是應(yīng)用于桌面視頻設(shè)備的單片視頻信號(hào)前端處理芯片,采用CMOS工藝設(shè)計(jì),用于模擬視頻信號(hào)前段和數(shù)字視頻信號(hào)的解碼。它基于行鎖定的時(shí)鐘解碼原理,具有以下性能:
· 六個(gè)模擬信號(hào)輸入端(6×CVBS或3×Y/C),可以輸入NTSC/PAL制視頻信號(hào);
· 三個(gè)模擬信號(hào)處理通道和三個(gè)模擬濾波器;
· 兩個(gè)8位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC);
· 輸出8位數(shù)字格式的YUV(4：2：2和4：1：1)信號(hào);
· 內(nèi)建YUV總線的亮度、對(duì)比度、飽和度的控制器/調(diào)節(jié)器;
· 自動(dòng)探測(cè)50Hz或60Hz的場(chǎng)頻;
· 內(nèi)置時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生電路(CGC),外接26.8MHz的晶振即可用于處理各種不同標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào);
· I2C總線控制接口,通過外界軟件編程可以控制其工作方式,如選擇輸入信號(hào)通道,調(diào)節(jié)主要信號(hào)處理通道的增益、亮度、對(duì)比度及飽和度等。
該芯片可應(yīng)用于各種桌面視頻設(shè)備、多媒體設(shè)備、數(shù)字電視、圖像處理設(shè)備,也可用于可視電話、視頻圖像采集卡等。
AL250是視頻掃描同步信號(hào)倍頻器(隔行掃描到逐行掃描轉(zhuǎn)換),適用于NTSC/PAL制和ITU-RBT 601(CCIR 601)制(模擬視頻)信號(hào)或YUV422、RGB565制(數(shù)字視頻)信號(hào),與前級(jí)解碼芯片配合使用,可以實(shí)現(xiàn)TV信號(hào)到VGA信號(hào)的轉(zhuǎn)變。其性能如下:
· 將隔行TV信號(hào)(NTSC/PAL制)轉(zhuǎn)換為逐行VGA格式的R、G、B信號(hào);
· 自動(dòng)檢測(cè)NTSC/PAL制的輸入信號(hào);
· 輸出VGA信號(hào)分辨率為640×480(NTSC制)或768×576(PAL制);
· 高集成度設(shè)計(jì),內(nèi)建DAC(數(shù)/模轉(zhuǎn)換器)、SRAM(靜態(tài)存儲(chǔ)器)、OSD(在屏顯示)和LUT(查找表,提供GAMMA校正等功能);
· I2C總線控制接口,通過編程可以控制芯片工作方式,編輯在屏顯示位圖和校正輸出信號(hào)等;
· 自動(dòng)初始化功能,根據(jù)硬件電路狀態(tài)完成初始化,無需編程控制;
· 使用5V或3.3V電源,降低了功耗。
該芯片可應(yīng)用于各種計(jì)算機(jī)電視卡、逐行掃描電視機(jī)、視頻游戲機(jī)、DVD播放機(jī)、液晶電視機(jī)等視頻設(shè)備。
3 TV/VGA轉(zhuǎn)換電路
TV/VGA轉(zhuǎn)換電路包括SAA7110芯片、AL250芯片、單片機(jī)控制電路以及從屬電路等。電路原理圖如圖1所示。
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SAA7110是前端解碼器,有六個(gè)信號(hào)輸入引腳,可組成8種輸入端和信號(hào)處理通道不同的輸入模式。在本電路設(shè)計(jì)上,選擇AI_21引腳為CVBS信號(hào)輸入端,AI_32、AI_41引腳分別為亮度、顏色分離的S-Video信號(hào)的Y、C輸入端。信號(hào)經(jīng)過內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器的處理,以8位數(shù)據(jù)的格式輸出亮度信號(hào)和色差信號(hào),并輸出行、場(chǎng)同步信號(hào)。芯片外接26.8MHz的石英晶體振蕩器,振蕩頻率的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性直接影響輸出信號(hào)。例如使用26.6MHz的晶振時(shí),彩色圖像的色彩信息幾乎全部丟失,畫面近于黑白。SAA7110本身不能進(jìn)行初始化,需要主控器通過I2C總線(SDA、SCL引腳)寫入初始化數(shù)據(jù)。
AL250是起倍頻作用的后端處理芯片,輸入經(jīng)解碼處理的數(shù)字視頻信號(hào)和行、場(chǎng)同步信號(hào),輸出VGA格式的R、G、B模擬信號(hào)和行頻、場(chǎng)頻信號(hào)。芯片在上電時(shí)可以根據(jù)STD0、STD1、INTYPE、SQUARE、TESTIN、OVLCTRL等引腳的電平狀態(tài)(高/低)自動(dòng)進(jìn)行初始化,也可以由單片機(jī)通過I2C總線進(jìn)行軟件初始化,并實(shí)現(xiàn)OSD、LUT等功能。
SAA7110和AL250都具有I2C總線接口,包括兩根信號(hào)線:SDA引腳(數(shù)據(jù)線)和SCL引腳(時(shí)鐘線)。I2C總線是由Philips公司設(shè)計(jì)的兩線式串行交互通訊方式總線,通訊系統(tǒng)包括主控機(jī)和從屬機(jī),數(shù)據(jù)傳送由主控機(jī)控制完成。本電路中SAA7110和AL250都是從屬機(jī),主控機(jī)采用ATMEL89C51單片機(jī),通過軟件設(shè)計(jì)模擬I2C總線功能。電路部分連線如圖2所示。
SAA7110和AL250都使用5V電源,總工作電流約為600mA,采用一塊LM7805集成穩(wěn)壓電源即可滿足整個(gè)電路的供電要求。SAA7110和AL250內(nèi)部都包括模擬電路和數(shù)字電路,為減小兩種電路間的相互干擾,模擬電路和數(shù)字電路的電源應(yīng)相互隔離。
4 軟件設(shè)計(jì)
I2C總線寫/讀命令格式如下:
