一種基于AIT2139的視頻轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)

關(guān)鍵詞： AIT2139 , 視頻轉(zhuǎn)換器

AIT2139是一種單片､晶控､全數(shù)字視頻信號處理器｡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)的開展,筆者選用AIT2139視頻轉(zhuǎn)換芯片設(shè)計(jì)了一個VGA—TV視頻轉(zhuǎn)換器｡該轉(zhuǎn)換器可將計(jì)算機(jī)的VGA信號轉(zhuǎn)換為廣播質(zhì)量的NTSC制或PAL制視頻信號輸出到大屏幕電視機(jī)上,從而實(shí)現(xiàn)畫面的凍結(jié)､縮放和平移等輔助功能｡同時,其視頻信號也可通過轉(zhuǎn)換器提供的接口輸出到計(jì)算機(jī)顯示器上｡

2 AIT2139芯片簡介  

AIT2139是一種單片､晶控､全數(shù)字視頻信號處理器,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)部有專門的存儲壓縮電路,外部有 EDO ?256kx16Bit  存儲器接口和 SDRAM 1M x16Bit  存儲器接口;AIT2139 控制方式簡單,可采用HOST接口或I2 C總線進(jìn)行控制｡該芯片可自動檢測輸入模式和當(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｡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轉(zhuǎn)換和視頻轉(zhuǎn)換控制部分,因此?設(shè)計(jì)的核心是對視頻信號的處理和對視頻轉(zhuǎn)換芯片的控制｡筆者采用AIT2139視頻信號處理器,并配以當(dāng)前成熟的外圍電路設(shè)計(jì)了一種視頻信號轉(zhuǎn)換電路來完成視頻前端的處理和信號轉(zhuǎn)換;同時以八位單片機(jī)EM78P156EP 為核心,再配以鍵盤檢測､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)量對視頻信號的輸出影響較大,為此,設(shè)計(jì)時采用單獨(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信號轉(zhuǎn)換為電視的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號｡視頻前端的RGB放大信號采用門電路處理后,送到AIT2139進(jìn)行轉(zhuǎn)換,并輸出兩種格式的電視信號:一個是經(jīng)過轉(zhuǎn)換､選頻和濾波得到的全電視信號,另一個是亮度和色度分離的電視信號,即S端子信號｡因此,計(jì)算機(jī)輸出的RGB信號經(jīng)過耦合､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畫面進(jìn)行監(jiān)控｡而對全電視信號輸出則加入了完整的選頻和濾波電路,可以增加電視信號的穩(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AIT2139的三個8-bit A/D 轉(zhuǎn)換器來對R､G､B信號的每一個通道按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信號電平的最大值｡  

數(shù)字視頻處理可以利用YUV 色彩分量來進(jìn)行,因此,可利用AIT2139芯片中RGB-YUV矩陣將輸入的RGB信號轉(zhuǎn)換為4:2:2 格式的YUV分量信號,每分量輸出8位,總的輸出信號在數(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)生所有的時鐘和同步信號,并可以給外部的存儲設(shè)備提供水平同步､垂直同步以及內(nèi)部像素?cái)?shù)據(jù)時鐘｡外部的多路同步輸入､FIFO和存儲器將嚴(yán)格遵循AIT2139提供的這些時鐘和同步信息｡在設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn),VGA的數(shù)據(jù)讀入時間可以不與處理器的寫入時鐘同步｡

  
(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)檩斎胄盘柗譃榱炼群蜕确至?色度信號將通過復(fù)合數(shù)字副載波調(diào)制｡亮度分量和色度分量信號分別插值為象素速率的兩倍,并通過兩個10-bit的D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬 S-視頻信號,模擬合成視頻信號在通過第三個通道的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｡  

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,同時也可發(fā)送操作控制信號｡主控板的核心是八位單片機(jī)EM78P156EP,同時配以鍵盤檢測､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  

經(jīng)一些高校長時間使用證明: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｡