一種基于51單片機(jī)控制的數(shù)字視頻混合器

近幾年，數(shù)字電視技術(shù)發(fā)展很快，數(shù)字視頻混合器可以將兩路或多數(shù)數(shù)字視頻信號按照一定的算法混合成一路或多路數(shù)字視頻信號。作為數(shù)字視頻信號的基本處理單元，該混合器在數(shù)字電視節(jié)目的編輯制作和播控傳輸系統(tǒng)中具有舉足輕重的作用。

本文介紹的基于單片機(jī)控制的數(shù)字視頻鍵控混合器具有以下特點：內(nèi)含兩級串聯(lián)的鍵控混合器，可以在主信號中鍵兩入兩路附加數(shù)字信號，如時鐘臺標(biāo)或各種字幕標(biāo)識；可以遠(yuǎn)程遙控，也可現(xiàn)場按鍵控制；可以隨時更新和保存系統(tǒng)配置，改變系統(tǒng)功能和技術(shù)參數(shù)；該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，對掉電、死機(jī)等異常現(xiàn)象有自復(fù)位能力。

整個系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分，硬件包括數(shù)字混合部分和單片機(jī)控制部分。

1 數(shù)字混合部分

輸入的數(shù)字信號有背景信號、鍵控信號和填充信號，輸出三路數(shù)字信號和一路模擬信號。數(shù)字混合部分的硬件框圖如力1。

串行數(shù)字視頻輸入處理器GS9020A專門設(shè)計來接收SMPTE 259M的串行數(shù)字信號。它具有錯誤檢測和處理能力，保證了串行數(shù)據(jù)的完整性；可以直接與GS9035A或者GS9025A連接，提供8位并行口和I2C串行口與外部微處理器通信。本系統(tǒng)通過I2C總線讀取、配置GS9020A狀態(tài)。

TMS2081是數(shù)字視頻處理器，以GBR、YCB、CR或者彩色序列格式，按比例混合數(shù)字視頻。α通道控制下，按M=(α)V1+（1-α）V2（0≤α≤1）完成同時淡出及淡入功能。TMS2081提供微處理器I/O口。

錯誤檢測和處理協(xié)處理器GS9021根據(jù)SMPTERP-165執(zhí)行錯誤檢測和處理，可與GS9002、GS9022或者GS9032串行數(shù)字編碼器接口，產(chǎn)生行同步、場消隱和場序列信號。提供8位并行口和I2C串行口與外部微處理器通信。本系統(tǒng)通過I2C讀取、配置GS9021狀態(tài)。

CMOS芯片SAA7121是數(shù)字視頻編碼器，將數(shù)字亮度和色差信號同時編碼成CVBS和S-視頻模擬信號，也支持NTSC-M、PAL B/G和子標(biāo)準(zhǔn)。輸入信號可以是YCBCR(CCIR 656)或者M(jìn)PEG解碼數(shù)據(jù)；對Y、C和CVBS有三個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器?；揪幋a函數(shù)由副載波生成、彩色調(diào)制和同步信號內(nèi)插組成。SAA7121提供I2C總線接口，可按主動方式或從動方式工作。本系統(tǒng)通過I2C接口配置SAA7121。

2 單片機(jī)控制部分

基于單片機(jī)的控制電路如圖2所示。其完成如下功能：與PC串行通信，傳輸命令和數(shù)據(jù)；通過8位并行接口讀寫TMC2801；通過I2C總線讀寫SAA7121、GS9020A和GS9021；保存、更新系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)；鍵控功能，按鍵完成顯示或不顯示附加數(shù)字信號。

2.1 AT89S8252單片機(jī)

AT89S8252是ATMEL公司的8位CMOS單片機(jī)，與MCS-51系列兼容。主要特片：8K字節(jié)的FLASH程序存儲器（ROM），2K字節(jié)的片內(nèi)EEPROM，256字節(jié)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（RAM），三個16位的定時/計數(shù)器，提供SPI串行接口和看門狗定時器。

選用AT89S8252的原因是：片內(nèi)EEPROM可以保存數(shù)據(jù)且掉電不丟失；看門狗具有掉電、死機(jī)等異常現(xiàn)象自復(fù)位能力，可以提高混合器的穩(wěn)定性；與MCS-51系列兼容。

2.2 通信接口

通信接口提供RS-485標(biāo)準(zhǔn)，接口電路主要由MAX488（RS-485接收發(fā)送器）構(gòu)成。RS-485標(biāo)準(zhǔn)不僅與RS-232兼容，而且適合遠(yuǎn)距離傳輸數(shù)據(jù)。