采用SAA7110和AL250集成芯片TV/VGA转换电路

2006-05-07 15:50:04来源: 电子技术应用

基于CRT(阴极射线管)的电电视机和计算机监视器具有相同的基本工作原理和相似的外形,但电视信号(TV)与计算机监视器的VGA信号之间存在很大差别,使得这两种显示设备无法通用。Averlogic公司视频处理芯片AL250具有视频信号倍频作用,可与Philips公司前端视频解码芯片SAA7110配合组成TV/VGA转换电路,其输出信号可以直接输入到计算机显示器。

1 TV信号和VGA信号

TV信号是一种隔行扫描信号,把一帧图像分为两场来显示,第一场显示奇数行,第二场显示偶数行,因而每秒钟显示的帧数为逐行扫描时的一半,行频也减为原来的一半。而VGA信号为满足高分辨率的要求,采取逐行显示的方式,场频与帧频相等,因此当每帧图像的行数相同时,VGA信号的行频是TV信号行频的两倍。同时,TV信号将亮度、色彩、扫描同步等信号复合为一路信号,而VGA信号是分离的R、G、B信号和行频、场频扫描同步信号,因而TV信号必须通过解码和倍频两步处理,才能转变为VGA信号。

2 芯片介绍

TV/VGA转换电路包括两块主要IC:Philips公司的SAA7110芯片和Averlogic公司的AL250芯片。

SAA7110是应用于桌面视频设备的单片视频信号前端处理芯片,采用CMOS工艺设计,用于模拟视频信号前段和数字视频信号的解码。它基于行锁定的时钟解码原理,具有以下性能:

·六个模拟信号输入端(6×CVBS或3×Y/C),可以输入NTSC/PAL制视频信号;

·三个模拟信号处理通道和三个模拟滤波器;

·两个8位模/数转换器(ADC);

·输出8位数字格式的YUV(4:2:2和4:1:1)信号;

·内建YUV总线的亮度、对比度、饱和度的控制器/调节器;

·自动探测50Hz或60Hz的场频;MHz的晶振即可用于处理各种不同标准输入信号;

·内置时钟信号产生电路(CGC),外接26.8MHz的晶振即可用于处理各种不同标准输入信号;

·I2C总线控制接口,通过外界软件编程可以控制其工作方式,如选择输入信号通道,调节主要信号处理通道的增益、亮度、对比度及饱和度等。

该芯片可应用于各种桌面视频设备、多媒体设备、数字电视、图像处理设备,也可用于可视电话、视频图像采集卡等。

AL250是视频扫描同步信号倍频器(隔行扫描到逐行扫描转),适用于NTSC/PAL制和ITU-RBT 601(CCIR 601)制(模拟视频)信号或YUV422、RGB565制(数字视频)信号,与前级解码芯片配合使用,可以实现TV信号到VGA信号的转变。其性能如下:

·将隔行TV信号(NTSC/PAL制)转换为逐行VGA格式的R、G、B信号;

·自动检测NTSC/PAL制的输入信号;

·输出VGA信号分辨率为640×480(NTSC制)或768×576(PAL制);

·高集成度设计,内建DAC(数/模转换器)、SRAM(静态存储器)、OSD(在屏显示)和LUT(查找表,提供GAMMA校正等功能);

·I2C总线控制接口,通过编程可以控制芯片工作方式,编辑在屏显示位图和校画龙点睛输出信号等;

·自动初始化功能,根据硬件电路状态完成初始化,无需编程控制;

·使用5V或3.3V电源,降低了功耗。

该芯片可应用于各种计算机电视卡、逐行扫描电视机、视频游戏机、DVD插放机、液晶电视机等视频设备。

3 TV/VGA转换电路

TV/VGA转换电路包括SAA7110芯片、AL250芯片、单片机控制电路以及从属电路等。电路原理图如图1所示。

SAA7110是前端解码器,有六个信号输入引脚,可组成8种输入端和信号处理通道不同的输入模式。在本电路设计上,选择AI-21引脚为CVBS信号输入端,AI_32、AI_41引脚分别为亮度、颜色分离的S-Video信号的Y、C输入端。信号经过内部模数转换器的处理,以8位数据的格式输出亮度信号和色差信号,并输出行、场同步信号。芯片外接26.8MHz的石英晶体振荡器,振荡频率的准确性和稳定性直接影响输出信号。例如使用26.6MHz的晶振时,彩色图像的色彩信息几乎全部丢失,画面近于黑白。SAA7110本身不能进行初始化,需要主控器通过I2C总线(SDA、SCL引脚)写入初始化数据。

AL250是起倍频作用的后端处理芯片,输入经解码处理的数字视频信号和行、场同步信号,输出VGA格式的R、G、B模拟信号和行频,场频信号。芯片在上电时可以根据STD0、STD1、INTYPE、SQUARE、TESTIN、OVLCTRL等引脚的电平状态(高/低)自动进行初始化,也可以由单片机通过I2C总线进行软件初始化,并实现OSD、LUT等功能。

SAA7110和AL250都具有I2C总线接口,包括两根信号线:SDA引脚(数据线)和SCL引脚(时钟线)。I2C总线是由Philips公司设计的两线式串行交互通讯方式总线,通讯系统包括主控机和从属机,数据传送由主控机控制完成。本电路中SAA7110和AL250都是从属机,主控机采用ATMEL89C51单片机,通过软件设计模拟I2C总线功能。电路部分连线如图2所示。

SAA7110和AL250都使用5V电源,总工作电流约为600mA,采用一块LM7805集成稳压电源即中满足整个电路的供电要求。SAA7110和AL250内部都包括模拟电路和数字电路,为减小两种电路间的相互干扰,模拟电路和数字电路的电源应相互隔离。

4 软件设计

I2C总线写/读命令格式如下:

写信号:

读信号:

其中,为起始信号;为写命令的从属器地址,SAA7110为9CH,AL250为58H;为读命令的从属器地址,SAA7110为9DH,AL250为59H;为从属器产生的确认标志;为芯片内部寄存器的地址,SAA7110和AL250分别有47和42个8位数据寄存器,用于控制芯片的工作;为要写入或读出寄存器的数据;

为停止信号。

AL250具有自动初始化功能,同时也可以通过将GENERAL寄存器(地址为03H)的第四位置1来屏蔽硬件设置引脚,并根据寄存器BOARDCONFIG(地址为02H)中的内容初始化芯片,寄存器值为10H表示输入信号为NTSC制,11H表示为PAL制。当值为12H时,芯片自动检测输入信号的格式。向寄存器10H中写入数据43H或83H可以激活AL250的OSD功能,并可通过11H、13H等寄存器完成位图编辑。而在10H中写入1CH、1DH、1EH则分别打开红、绿、蓝LUT,实现图像的GAMMA校正。

最简单初始化程序只需向SAA7110中的寄存器写入初始化数据(寄存器地址为00H~19H、20H~32H)。通过设备寄存器20H、21H、22H和2CH的内容选择信号输入模式。输入CVBS信号时,四个寄存器的值分别为D9H、16H、40H、03H,而输入S-Video信号时,它些值变为3CH、21H、C1H和23H。改变其它寄存器的内容,还可以调节输出信号的亮度、对比度、增益及输出信号的相位关系,如寄存器01H~05H、14H~18H分别用于控制50Hz/60Hz场频时行频信号的上、下沿位置,06H和07H用于控制信号的亮度和色度。

89C51单片机本身没有I2C总线,必须根据I2C通信数据的格式通过软件设计模拟这一功能。电路上选择P1.6和P1.7I/O口作为SCL线和SDA线。程序采用C51单片机语言编写,流程图如图3所示。

在电路测试时,我们先后输入DVD机的CVBS和S-Video信号,并在显示器上观察输出信号,都获得了清晰稳定的彩色图像。该电路原理简单,使用方便,采用单片机作为控制器,输出信号可直接在显示器上显示,无需主机的支持,并且由于将隔行信号转换为逐行信号,提高了画面的分辨率。本电路可应用于各种CCD摄像机中,增加VGA输出功能;还可集成在显示器内部,增加视频插放功能。

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/dsp/200605/2870.html
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