摘  要: 介绍了一种采用SAA7110视频信号解码芯片和AL250视频扫描同步信号倍频芯片设计的电视信号到计算机VGA信号的转换电路,并给出了硬件电路设计方法和I2C总线单片机编程控制方法。

　　关键词: 解码器  倍频器  SAA7110  AL250  I²C总线

　　基于CRT(阴极射线管)的电视机和计算机监视器具有相同的基本工作原理和相似的外形,但电视信号(TV)与计算机监视器的VGA信号之间存在很大差别,使得这两种显示设备无法通用。Averlogic公司视频处理芯片AL250具有视频信号倍频作用,可与Philips公司的前端视频解码芯片SAA7110配合组成TV/VGA转换电路,其输出信号可以直接输入到计算机显示器。

1 TV信号和VGA信号

　　TV信号是一种隔行扫描信号,把一帧图像分为两场来显示,第一场显示奇数行,第二场显示偶数行,因而每秒钟显示的帧数为逐行扫描时的一半,行频也减为原来的一半。而VGA信号为满足高分辨率的要求,采取逐行显示的方式,场频与帧频相等,因此当每帧图像的行数相同时,VGA信号的行频是TV信号行频的两倍。同时,TV信号将亮度、色彩、扫描同步等信号复合为一路信号,而VGA信号是分离的R、G、B信号和行频、场频扫描同步信号,因而TV信号必须通过解码和倍频两步处理,才能转变为VGA信号。

2 芯片介绍

　　TV/VGA转换电路包括两块主要IC:Philips公司的SAA7110芯片和Averlogic公司的AL250芯片。

　　SAA7110是应用于桌面视频设备的单片视频信号前端处理芯片,采用CMOS工艺设计,用于模拟视频信号前段和数字视频信号的解码。它基于行锁定的时钟解码原理,具有以下性能:

　　· 六个模拟信号输入端(6×CVBS或3×Y/C),可以输入NTSC/PAL制视频信号;

　　· 三个模拟信号处理通道和三个模拟滤波器;

　　· 两个8位模/数转换器(ADC);

　　· 输出8位数字格式的YUV(4：2：2和4：1：1)信号;

　　· 内建YUV总线的亮度、对比度、饱和度的控制器/调节器;

　　· 自动探测50Hz或60Hz的场频;

　　· 内置时钟信号产生电路(CGC),外接26.8MHz的晶振即可用于处理各种不同标准输入信号;

　　· I²C总线控制接口,通过外界软件编程可以控制其工作方式,如选择输入信号通道,调节主要信号处理通道的增益、亮度、对比度及饱和度等。

　　该芯片可应用于各种桌面视频设备、多媒体设备、数字电视、图像处理设备,也可用于可视电话、视频图像采集卡等。

　　AL250是视频扫描同步信号倍频器(隔行扫描到逐行扫描转换),适用于NTSC/PAL制和ITU-RBT 601(CCIR 601)制(模拟视频)信号或YUV422、RGB565制(数字视频)信号,与前级解码芯片配合使用,可以实现TV信号到VGA信号的转变。其性能如下:

　　· 将隔行TV信号(NTSC/PAL制)转换为逐行VGA格式的R、G、B信号;

　　· 自动检测NTSC/PAL制的输入信号;

　　· 输出VGA信号分辨率为640×480(NTSC制)或768×576(PAL制);

　　· 高集成度设计,内建DAC(数/模转换器)、SRAM(静态存储器)、OSD(在屏显示)和LUT(查找表,提供GAMMA校正等功能);

　　· I²C总线控制接口,通过编程可以控制芯片工作方式,编辑在屏显示位图和校正输出信号等;

　　· 自动初始化功能,根据硬件电路状态完成初始化,无需编程控制;

　　· 使用5V或3.3V电源,降低了功耗。

　　该芯片可应用于各种计算机电视卡、逐行扫描电视机、视频游戏机、DVD播放机、液晶电视机等视频设备。

3 TV/VGA转换电路

　　TV/VGA转换电路包括SAA7110芯片、AL250芯片、单片机控制电路以及从属电路等。电路原理图如图1所示。

　　SAA7110是前端解码器,有六个信号输入引脚,可组成8种输入端和信号处理通道不同的输入模式。在本电路设计上,选择AI_21引脚为CVBS信号输入端,AI_32、AI_41引脚分别为亮度、颜色分离的S-Video信号的Y、C输入端。信号经过内部模数转换器的处理,以8位数据的格式输出亮度信号和色差信号,并输出行、场同步信号。芯片外接26.8MHz的石英晶体振荡器,振荡频率的准确性和稳定性直接影响输出信号。例如使用26.6MHz的晶振时,彩色图像的色彩信息几乎全部丢失,画面近于黑白。SAA7110本身不能进行初始化,需要主控器通过I2C总线(SDA、SCL引脚)写入初始化数据。

　　AL250是起倍频作用的后端处理芯片,输入经解码处理的数字视频信号和行、场同步信号,输出VGA格式的R、G、B模拟信号和行频、场频信号。芯片在上电时可以根据STD0、STD1、INTYPE、SQUARE、TESTIN、OVLCTRL等引脚的电平状态(高/低)自动进行初始化,也可以由单片机通过I2C总线进行软件初始化,并实现OSD、LUT等功能。

　　SAA7110和AL250都具有I2C总线接口,包括两根信号线:SDA引脚(数据线)和SCL引脚(时钟线)。I2C总线是由Philips公司设计的两线式串行交互通讯方式总线,通讯系统包括主控机和从属机,数据传送由主控机控制完成。本电路中SAA7110和AL250都是从属机,主控机采用ATMEL89C51单片机,通过软件设计模拟I2C总线功能。电路部分连线如图2所示。

　　SAA7110和AL250都使用5V电源,总工作电流约为600mA,采用一块LM7805集成稳压电源即可满足整个电路的供电要求。SAA7110和AL250内部都包括模拟电路和数字电路,为减小两种电路间的相互干扰,模拟电路和数字电路的电源应相互隔离。

4 软件设计

　　I²C总线写/读命令格式如下:

　　写信号: