一款實用智能高清電視視頻轉換器的設計
2.2 硬件工作原理
系統(tǒng)硬件總體框圖如圖2所示。本文引用地址:http://www.butianyuan.cn/article/170528.htm
本系統(tǒng)功能主要由3個主芯片來實現(xiàn),包括TW9910、TV5725和ATmega128L。TW9910將CVBS(電壓峰值為1 V)格式的復合視頻信號轉換為27 MB的BT.656數字視頻信號。TW9910的外圍模塊工作電壓是3.3 V,內核1.8 V核心電壓,功耗大約0.3 W。TV5725則將來源于TW9910的BT.656數字視頻信號轉換為多種格式標準(640×480、800×600、1024×768、1280×1024、1920×1200)的VGA模擬視頻信號。通過配置TV5725內部各模式寄存器的不同參數,實現(xiàn)多種不同格式分辨率的VGA輸出。ATmega128L單片機系統(tǒng)通過I2C總線接口來對TW9910和TV5725的內部寄存器進行讀/寫操作訪問。I2C總線接口的訪問速度設置為240kb/s,以實現(xiàn)兩個芯片內部寄存器數據的穩(wěn)定訪問。
普通的復合視頻信號通過外部連接頭經匹配電阻輸入到TW9910的第13引腳。在此信號的輸入通道上,還需外接一個接地瞬態(tài)二極管,以達到靜電保護的目的,防止外接的視頻信號接入高電壓信號到TW9910芯片從而燒毀芯片。接入的模擬復合視頻信號經過TW9910內部處理后,變成27 MHz的標準BT.656數字視頻信號輸出。為保證數字信號的信號質量,輸出的數字視頻信號還需外接匹配電阻。
TW9910輸出的27 MHz標準BT.656數字視頻信號再輸入到TV5725芯片的BT.656硬件接口上。BT.656數字視頻信號經過TV5725內部處理后,變成標準的模擬VGA信號,輸出到TV5725的VGA硬件接口上。芯片輸出不同的分辨率格式是通過設置內部寄存器的不同參數來實現(xiàn)的。另外,為了能緩存數字視頻信號,同時方便系統(tǒng)提供OSD功能、多畫面功能等,TV5725還外接一個8MB的通用SDRAM芯片(HY57V643220)。
音頻接口轉換電路只是實現(xiàn)簡單物理接口的轉換。它將機頂盒送來的兩路RCA接口(蓮花頭)音頻信號分別轉接到電腦音箱的3.5 mm的左/右聲道上。
電源模塊提供整個系統(tǒng)的工作電源。整個系統(tǒng)通過外接5 V/2 A的直流電源模塊來供電。內部通過兩個DC~DC轉換芯片把5 V直流電轉換為3.3 V和1.8 V。這兩個DC—DC轉換芯片型號為AIC1084-3.3和AIC1084-1.8。
復位模塊提供整個系統(tǒng)穩(wěn)定的全局復位信號。整個系統(tǒng)的全局復位信號由專用復位芯片(SP706)來實現(xiàn),以保證能輸出穩(wěn)定的200 ms的低電壓復位信號。
2.3 系統(tǒng)總線
本系統(tǒng)主要包括兩條總線:一條是I2C控制總線,主要是提供ATmega128L、TW9910及TV5725之間的通信連接,實現(xiàn)ATmega128L對TW9910和TV5725的工作模式設置和工作狀態(tài)的讀取,這條總線是控制總線。另外一條是BT.656數字視頻接口總線,用于連接TW9910和TV5725之間的數字視頻信號,這條總線是業(yè)務總線接口。
2.3.1 I2C控制總線
本系統(tǒng)利用I2C總線作為系統(tǒng)內部的控制總線。單片機ATmega128L通過I2C總線,對TW9910和TV5725的工作模式寄存器寫入不同的值,實現(xiàn)對TW9910和TV5725不同工作模式的設置。ATmega128L還通過I2C總線讀出TW9910和TV5725內部的工作狀態(tài)寄存器的值,從而獲取這兩個轉換芯片的內部工作狀態(tài)信息。
2.3.2 BT.656數字視頻接口總線
為了便于國際間的節(jié)目交換,以及消除數字設備之間的制式差別,實現(xiàn)625行電視系統(tǒng)與525行電視系統(tǒng)相互兼容,向著數字電視廣播系統(tǒng)參數統(tǒng)一化、標準化邁進,在1982年2月國際無線電咨詢委員會(CCIR)第15次全會上,通過了601號建議,確定以分量編碼為基礎,即以亮度分量Y和兩個色差分量R—Y、B—Y為基礎進行編碼,作為電視演播室數字編碼的國際標準,601號建議單獨規(guī)定了電視演播室的編碼標準。
BT.656只是數據傳輸接口而已,可以說是作為BT.601標準的一個傳輸方式。簡單地說,ITU—R BT.601是“演播室數字電視編碼參數”標準,而ITU-R BT.656則是ITU—R BT.601附件A中的數字接口標準,主要用于數字視頻設備(包括芯片)之間采用27 Mb/s并口或243Mb /s串行接口的數字傳輸接口標準。
BT.656接口定義了一個并行和串行的接口,用于在數字視頻設備間傳輸4:2:2的YCbCr數字視頻數據流。BT.656接口在硬件上面只包括一個8/10位的YCbCr數據信號和一個時鐘信號。傳統(tǒng)的視頻信號中的同步信號HSYNC、VSYNC、BLANK信號都是通過在數據線上按照一定的硬件傳輸協(xié)議進行區(qū)分。
在本系統(tǒng)中,數字視頻處理芯片TV5725和TW9910之間就是通過BT.656硬件接口進行連接的。
3 系統(tǒng)軟件設計
本系統(tǒng)的軟件主要是完成對TW9910和TV5725兩個芯片內部工作模式的設置和芯片內部工作狀態(tài)的讀取。具體實現(xiàn)上是由ATmega128L單片機通過I2C總線對TW9910和TV5725兩個芯片內部的相關寄存器進行讀/寫操作來完成。系統(tǒng)軟件流程圖如圖3所示。
首先對AVR單片機進行初始化,主要包括I/O引腳端口功能設置、時鐘頻率的設置等。接著對AVR單片機內部的I2C總線控制器進行設置,主要是工作模式和訪問速度的設置。然后,再將TW9910的寄存器設置參數通過AVR單片機經I2C總線寫入到TW9910內部相應的寄存器具體地址中。如果寫入成功,則程序繼續(xù)進行TV5725的初始化;如果不成功,則跳轉到程序異常指示燈閃爍部分執(zhí)行。
TV5725工作模式設置部分也是通過AVR單片機完成(包括通過面板選擇按鍵設置顯示器分辨率參數),通過I2C總線寫入到TV5725內部相應的寄存器具體地址中。如果寫入成功,則繼續(xù)執(zhí)行正常指示燈閃爍部分程序;如果不成功,則跳轉到程序異常指示燈閃爍部分執(zhí)行。用戶根據指示燈的閃爍情況來判斷系統(tǒng)軟件執(zhí)行是否正常。
結語
本文描述了一種智能高清電視視頻轉換器的具體實現(xiàn)原理和方法。通過此方法實現(xiàn)的視頻轉換系統(tǒng)可以方便地將復合視頻信號轉換成多種不同分辨率的VGA信號,實現(xiàn)通過普通電腦顯示器收看液晶電視節(jié)目的功能。相對于傳統(tǒng)的CRT電視,既可以大大降低功耗,又可大幅提高顯示效果。另外,本設備也可以應用于安防監(jiān)控領域,降低安防監(jiān)控系統(tǒng)的建設成本。根據本方案設計的產品樣機成功參展了第11屆高新技術成果交易會。
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