摘? 要: 介紹了一種采用SAA7110視頻信號解碼芯片和AL250視頻掃描同步信號倍頻芯片設計的電視信號到計算機VGA信號的轉換電路,并給出了硬件電路設計方法和I2C總線單片機編程控制方法。

　　關鍵詞: 解碼器? 倍頻器? SAA7110? AL250? I²C總線

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　　基于CRT(陰極射線管)的電視機和計算機監(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(TV)與計算機監(jiān)視器的VGA信號之間存在很大差別,使得這兩種顯示設備無法通用。Averlogic公司視頻處理芯片AL250具有視頻信號倍頻作用,可與Philips公司的前端視頻解碼芯片SAA7110配合組成TV/VGA轉換電路,其輸出信號可以直接輸入到計算機顯示器。

1 TV信號和VGA信號

　　TV信號是一種隔行掃描信號,把一幀圖像分為兩場來顯示,第一場顯示奇數行,第二場顯示偶數行,因而每秒鐘顯示的幀數為逐行掃描時的一半,行頻也減為原來的一半。而VGA信號為滿足高分辨率的要求,采取逐行顯示的方式,場頻與幀頻相等,因此當每幀圖像的行數相同時,VGA信號的行頻是TV信號行頻的兩倍。同時,TV信號將亮度、色彩、掃描同步等信號復合為一路信號,而VGA信號是分離的R、G、B信號和行頻、場頻掃描同步信號,因而TV信號必須通過解碼和倍頻兩步處理,才能轉變?yōu)閂GA信號。

2 芯片介紹

　　TV/VGA轉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是應用于桌面視頻設備的單片視頻信號前端處理芯片,采用CMOS工藝設計,用于模擬視頻信號前段和數字視頻信號的解碼。它基于行鎖定的時鐘解碼原理,具有以下性能:

　　· 六個模擬信號輸入端(6×CVBS或3×Y/C),可以輸入NTSC/PAL制視頻信號;

　　· 三個模擬信號處理通道和三個模擬濾波器;

　　· 兩個8位模/數轉換器(ADC);

　　· 輸出8位數字格式的YUV(4：2：2和4：1：1)信號;

　　· 內建YUV總線的亮度、對比度、飽和度的控制器/調節(jié)器;

　　· 自動探測50Hz或60Hz的場頻;

　　· 內置時鐘信號產生電路(CGC),外接26.8MHz的晶振即可用于處理各種不同標準輸入信號;

　　· I²C總線控制接口,通過外界軟件編程可以控制其工作方式,如選擇輸入信號通道,調節(jié)主要信號處理通道的增益、亮度、對比度及飽和度等。

　　該芯片可應用于各種桌面視頻設備、多媒體設備、數字電視、圖像處理設備,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倍頻器(隔行掃描到逐行掃描轉換),適用于NTSC/PAL制和ITU-RBT 601(CCIR 601)制(模擬視頻)信號或YUV422、RGB565制(數字視頻)信號,與前級解碼芯片配合使用,可以實現TV信號到VGA信號的轉變。其性能如下:

　　· 將隔行TV信號(NTSC/PAL制)轉換為逐行VGA格式的R、G、B信號;

　　· 自動檢測NTSC/PAL制的輸入信號;

　　· 輸出VGA信號分辨率為640×480(NTSC制)或768×576(PAL制);

　　· 高集成度設計,內建DAC(數/模轉換器)、SRAM(靜態(tài)存儲器)、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等;

　　· 自動初始化功能,根據硬件電路狀態(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。

　　該芯片可應用于各種計算機電視卡、逐行掃描電視機、視頻游戲機、DVD播放機、液晶電視機等視頻設備。

3 TV/VGA轉換電路

　　TV/VGA轉換電路包括SAA7110芯片、AL250芯片、單片機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,有六個信號輸入引腳,可組成8種輸入端和信號處理通道不同的輸入模式。在本電路設計上,選擇AI_21引腳為CVBS信號輸入端,AI_32、AI_41引腳分別為亮度、顏色分離的S-Video信號的Y、C輸入端。信號經過內部模數轉換器的處理,以8位數據的格式輸出亮度信號和色差信號,并輸出行、場同步信號。芯片外接26.8MHz的石英晶體振蕩器,振蕩頻率的準確性和穩(wěn)定性直接影響輸出信號。例如使用26.6MHz的晶振時,彩色圖像的色彩信息幾乎全部丟失,畫面近于黑白。SAA7110本身不能進行初始化,需要主控器通過I2C總線(SDA、SCL引腳)寫入初始化數據。

　　AL250是起倍頻作用的后端處理芯片,輸入經解碼處理的數字視頻信號和行、場同步信號,輸出VGA格式的R、G、B模擬信號和行頻、場頻信號。芯片在上電時可以根據STD0、STD1、INTYPE、SQUARE、TESTIN、OVLCTRL等引腳的電平狀態(tài)(高/低)自動進行初始化,也可以由單片機通過I2C總線進行軟件初始化,并實現OSD、LUT等功能。

　　SAA7110和AL250都具有I2C總線接口,包括兩根信號線:SDA引腳(數據線)和SCL引腳(時鐘線)。I2C總線是由Philips公司設計的兩線式串行交互通訊方式總線,通訊系統(tǒng)包括主控機和從屬機,數據傳送由主控機控制完成。本電路中SAA7110和AL250都是從屬機,主控機采用ATMEL89C51單片機,通過軟件設計模擬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電路的供電要求。SAA7110和AL250內部都包括模擬電路和數字電路,為減小兩種電路間的相互干擾,模擬電路和數字電路的電源應相互隔離。

4 軟件設計

　　I²C總線寫/讀命令格式如下:

　　寫信號: