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AIT2139是一種單片､晶控､全數字視頻信號處理器｡文章在介紹視頻轉換芯片AIT2139的基礎上,給出了用其設計VGA-TV視頻轉換器的原理和實現方法｡ 1 引言 在現代教學尤其是高等教育過程中?多媒體教學因其交互性強､高效靈活而逐漸成為一種普及的教學方式｡ 為方便多媒體教學的開展,筆者選用AIT2139視頻轉換芯片設計了一個VGA—TV視頻轉換器｡該轉換器可將計算機的VGA信號轉換為廣播質量的NTSC制或PAL制視頻信號輸出到大屏幕電視機上,從而實現畫面的凍結､縮放和平移等輔助功能｡同時,其視頻信號也可通過轉換器提供的接口輸出到計算機顯示器上｡ 2 AIT2139芯片簡介 AIT2139是一種單片､晶控､全數字視頻信號處理器,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 色彩轉換功能;其內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總線進行控制｡該芯片可自動檢測輸入模式和當前的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字域內完成,因而不需要轉換電路,其數字編碼器采用過采樣技術,并以AITech 算法進行濾波,因而能輸出高質量的NTSC和PAL制式信號｡AIT2139芯片的內部功能框圖如圖1所示｡ 3 系統工作原理 該VGA-TV視頻轉換器主要由視頻轉換､視頻轉換控制和遙控三部分組成｡其系統結構如圖2所示｡ VGA-TV視頻轉換器的組成核心是視頻信號轉換和視頻轉換控制部分,因此?設計的核心是對視頻信號的處理和對視頻轉換芯片的控制｡筆者采用AIT2139視頻信號處理器,并配以當前成熟的外圍電路設計了一種視頻信號轉換電路來完成視頻前端的處理和信號轉換;同時以八位單片機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換控制部分｡該系統是典型的模擬數字混合系統,電源質量對視頻信號的輸出影響較大,為此,設計時采用單獨的電源板卡并以背板的形式嵌入到系統中,從而取得了較好的效果｡ 4 系統設計 4.1 視頻轉換部分設計 作為系統核心的視頻轉換部分的主要功能是把計算機輸出的RGB信號轉換為電視的標準輸入信號｡視頻前端的RGB放大信號采用門電路處理后,送到AIT2139進行轉換,并輸出兩種格式的電視信號:一個是經過轉換､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,計算機輸出的RGB信號經過耦合､緩沖､放大可直接接計算機顯示器,從而使操作者能夠方便的對畫面進行監控｡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定性｡圖3是視頻轉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 轉換器來對R､G､B信號的每一個通道按48MHz的采樣率進行A/D 轉換｡其水平同步(HSYNC) 和垂直同步( VSYNC) 由施密特觸發器門緩沖｡AIT2139的AD轉換相當靈活,內部的AD轉換參考電壓可自己設定｡本設計中的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｡ 數字視頻處理可以利用YUV 色彩分量來進行,因此,可利用AIT2139芯片中RGB-YUV矩陣將輸入的RGB信號轉換為4:2:2 格式的YUV分量信號,每分量輸出8位,總的輸出信號在數據總線上以24位工作｡實際設計發現:YUV輸出閃爍較大,為此,筆者利用了芯片內部AITech算法構造的有限脈沖響應數字濾波器,從而有效地降低了輸出閃爍｡ (2)工作模式設定 AIT2139有兩種工作模式,主模式和從模式｡本設計選擇主模式｡AIT2139可產生所有的時鐘和同步信號,并可以給外部的存儲設備提供水平同步､垂直同步以及內部像素數據時鐘｡外部的多路同步輸入､FIFO和存儲器將嚴格遵循AIT2139提供的這些時鐘和同步信息｡在設計中發現,VGA的數據讀入時間可以不與處理器的寫入時鐘同步｡ (3)數字視頻編碼 AIT2139的核心是其處理器部分,主要用于從外部存儲設備讀入4:2:2格式的YUV數字視頻數據,并進行編碼處理｡因為輸入信號分為亮度和色度分量,色度信號將通過復合數字副載波調制｡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轉換器轉換為模擬 S-視頻信號,模擬合成視頻信號在通過第三個通道的10-bit轉換器輸出后,可調整AIT2139處理器的格式控制腳以選擇不同的時鐘參數,從而將視頻轉換器的輸出設置為NTSC､  AL等電視標準信號｡ 4.2 視頻轉換控制部分的設計 該VGA-TV轉換器主控板是對視頻轉換部分進行控制的主要部分｡該板不但可為視頻轉換提供電源,同時也可發送操作控制信號｡主控板的核心是八位單片機EM78P156EP,同時配以鍵盤檢測､I2C通信､遙控接收等電路組成轉換控制部分｡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 結束語 經一些高校長時間使用證明:該VGA-TV視頻轉換器性能穩定,效果良好,能夠很好地輔助現代多媒體教學,因而具有廣闊的應用前景｡ |
