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AIT2139是一種單片､晶控､全數(shù)字視頻信號(hào)處理器｡文章在介紹視頻轉(zhuǎn)換芯片AIT2139的基礎(chǔ)上,給出了用其設(shè)計(jì)VGA-TV視頻轉(zhuǎn)換器的原理和實(shí)現(xiàn)方法｡ 1 引言 在現(xiàn)代教學(xué)尤其是高等教育過(guò)程中?多媒體教學(xué)因其交互性強(qiáng)､高效靈活而逐漸成為一種普及的教學(xué)方式｡ 為方便多媒體教學(xué)的開(kāi)展,筆者選用AIT2139視頻轉(zhuǎn)換芯片設(shè)計(jì)了一個(gè)VGA—TV視頻轉(zhuǎn)換器｡該轉(zhuǎn)換器可將計(jì)算機(jī)的VGA信號(hào)轉(zhuǎn)換為廣播質(zhì)量的NTSC制或PAL制視頻信號(hào)輸出到大屏幕電視機(jī)上,從而實(shí)現(xiàn)畫(huà)面的凍結(jié)､縮放和平移等輔助功能｡同時(shí),其視頻信號(hào)也可通過(guò)轉(zhuǎn)換器提供的接口輸出到計(jì)算機(jī)顯示器上｡ 2 AIT2139芯片簡(jiǎn)介 AIT2139是一種單片､晶控､全數(shù)字視頻信號(hào)處理器,可以支持多種輸入格式(如640x480､85 Hz,800x600､85 Hz,1024x768､60 Hz等).AIT2139具有3通道､8-Bit ADC輸入和16.7M 色彩轉(zhuǎn)換功能;其內(nèi)部有專(zhuān)門(mén)的存儲(chǔ)壓縮電路,外部有 EDO ?256kx16Bit 存儲(chǔ)器接口和 SDRAM 1M x16Bit 存儲(chǔ)器接口;AIT2139 控制方式簡(jiǎn)單,可采用HOST接口或I2 C總線進(jìn)行控制｡該芯片可自動(dòng)檢測(cè)輸入模式和當(dāng)前的TV模式,輸出格式則可從合成､S-視頻､ YCbCr 或 RGB/SCART中選擇;所有的視頻處理都可在數(shù)字域內(nèi)完成,因而不需要轉(zhuǎn)換電路,其數(shù)字編碼器采用過(guò)采樣技術(shù),并以AITech 算法進(jìn)行濾波,因而能輸出高質(zhì)量的NTSC和PAL制式信號(hào)｡AIT2139芯片的內(nèi)部功能框圖如圖1所示｡ 3 系統(tǒng)工作原理 該VGA-TV視頻轉(zhuǎn)換器主要由視頻轉(zhuǎn)換､視頻轉(zhuǎn)換控制和遙控三部分組成｡其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示｡ VGA-TV視頻轉(zhuǎn)換器的組成核心是視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換和視頻轉(zhuǎn)換控制部分,因此?設(shè)計(jì)的核心是對(duì)視頻信號(hào)的處理和對(duì)視頻轉(zhuǎn)換芯片的控制｡筆者采用AIT2139視頻信號(hào)處理器,并配以當(dāng)前成熟的外圍電路設(shè)計(jì)了一種視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換電路來(lái)完成視頻前端的處理和信號(hào)轉(zhuǎn)換;同時(shí)以八位單片機(jī)EM78P156EP 為核心,再配以鍵盤(pán)檢測(cè)､I2C通信､遙控接收等電路組成了轉(zhuǎn)換控制部分｡該系統(tǒng)是典型的模擬數(shù)字混合系統(tǒng),電源質(zhì)量對(duì)視頻信號(hào)的輸出影響較大,為此,設(shè)計(jì)時(shí)采用單獨(dú)的電源板卡并以背板的形式嵌入到系統(tǒng)中,從而取得了較好的效果｡ 4 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1 視頻轉(zhuǎn)換部分設(shè)計(jì) 作為系統(tǒng)核心的視頻轉(zhuǎn)換部分的主要功能是把計(jì)算機(jī)輸出的RGB信號(hào)轉(zhuǎn)換為電視的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)｡視頻前端的RGB放大信號(hào)采用門(mén)電路處理后,送到AIT2139進(jìn)行轉(zhuǎn)換,并輸出兩種格式的電視信號(hào):一個(gè)是經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換､選頻和濾波得到的全電視信號(hào),另一個(gè)是亮度和色度分離的電視信號(hào),即S端子信號(hào)｡因此,計(jì)算機(jī)輸出的RGB信號(hào)經(jīng)過(guò)耦合､緩沖､放大可直接接計(jì)算機(jī)顯示器,從而使操作者能夠方便的對(duì)畫(huà)面進(jìn)行監(jiān)控｡而對(duì)全電視信號(hào)輸出則加入了完整的選頻和濾波電路,可以增加電視信號(hào)的穩(wěn)定性｡圖3是視頻轉(zhuǎn)換部分電路的方框圖｡ (1)視頻前端處理 輸入端通過(guò)AIT2139的三個(gè)8-bit A/D 轉(zhuǎn)換器來(lái)對(duì)R､G､B信號(hào)的每一個(gè)通道按48MHz的采樣率進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換｡其水平同步(HSYNC) 和垂直同步( VSYNC) 由施密特觸發(fā)器門(mén)緩沖｡AIT2139的AD轉(zhuǎn)換相當(dāng)靈活,內(nèi)部的AD轉(zhuǎn)換參考電壓可自己設(shè)定｡本設(shè)計(jì)中的RGB信號(hào)的電平范圍是0~0.85V,給定的外部參考電壓為Vk,需要注意的是,Vk必須不低于RGB信號(hào)電平的最大值｡ 數(shù)字視頻處理可以利用YUV 色彩分量來(lái)進(jìn)行,因此,可利用AIT2139芯片中RGB-YUV矩陣將輸入的RGB信號(hào)轉(zhuǎn)換為4:2:2 格式的YUV分量信號(hào),每分量輸出8位,總的輸出信號(hào)在數(shù)據(jù)總線上以24位工作｡實(shí)際設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn):YUV輸出閃爍較大,為此,筆者利用了芯片內(nèi)部AITech算法構(gòu)造的有限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器,從而有效地降低了輸出閃爍｡ (2)工作模式設(shè)定 AIT2139有兩種工作模式,主模式和從模式｡本設(shè)計(jì)選擇主模式｡AIT2139可產(chǎn)生所有的時(shí)鐘和同步信號(hào),并可以給外部的存儲(chǔ)設(shè)備提供水平同步､垂直同步以及內(nèi)部像素?cái)?shù)據(jù)時(shí)鐘｡外部的多路同步輸入､FIFO和存儲(chǔ)器將嚴(yán)格遵循AIT2139提供的這些時(shí)鐘和同步信息｡在設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn),VGA的數(shù)據(jù)讀入時(shí)間可以不與處理器的寫(xiě)入時(shí)鐘同步｡ (3)數(shù)字視頻編碼 AIT2139的核心是其處理器部分,主要用于從外部存儲(chǔ)設(shè)備讀入4:2:2格式的YUV數(shù)字視頻數(shù)據(jù),并進(jìn)行編碼處理｡因?yàn)檩斎胄盘?hào)分為亮度和色度分量,色度信號(hào)將通過(guò)復(fù)合數(shù)字副載波調(diào)制｡亮度分量和色度分量信號(hào)分別插值為象素速率的兩倍,并通過(guò)兩個(gè)10-bit的D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬 S-視頻信號(hào),模擬合成視頻信號(hào)在通過(guò)第三個(gè)通道的10-bit轉(zhuǎn)換器輸出后,可調(diào)整AIT2139處理器的格式控制腳以選擇不同的時(shí)鐘參數(shù),從而將視頻轉(zhuǎn)換器的輸出設(shè)置為NTSC､  AL等電視標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)｡ 4.2 視頻轉(zhuǎn)換控制部分的設(shè)計(jì) 該VGA-TV轉(zhuǎn)換器主控板是對(duì)視頻轉(zhuǎn)換部分進(jìn)行控制的主要部分｡該板不但可為視頻轉(zhuǎn)換提供電源,同時(shí)也可發(fā)送操作控制信號(hào)｡主控板的核心是八位單片機(jī)EM78P156EP,同時(shí)配以鍵盤(pán)檢測(cè)､I2C通信､遙控接收等電路組成轉(zhuǎn)換控制部分｡主控板的原理框圖如圖4所示｡其控制解碼子程序流程如圖5所示｡ 5 結(jié)束語(yǔ) 經(jīng)一些高校長(zhǎng)時(shí)間使用證明:該VGA-TV視頻轉(zhuǎn)換器性能穩(wěn)定,效果良好,能夠很好地輔助現(xiàn)代多媒體教學(xué),因而具有廣闊的應(yīng)用前景｡ |