AIT2139是一種單片?晶控?全數(shù)字視頻信號(hào)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，選用AIT2139視頻轉(zhuǎn)換芯片設(shè)計(jì)了一個(gè)VGA—TV視頻轉(zhuǎn)換器?該轉(zhuǎn)換器可將計(jì)算機(jī)的VGA信號(hào)轉(zhuǎn)換為廣播質(zhì)量的NTSC制或PAL制視頻信號(hào)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(shí)，其視頻信號(hào)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(hào)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(chǔ)壓縮電路，外部有 EDO ？256kx16Bit 存儲(chǔ)器接口和 SDRAM 1M x16Bit 存儲(chǔ)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(dòng)檢測(cè)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(hào)?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(hào)轉(zhuǎn)換和視頻轉(zhuǎn)換控制部分，因此？設(shè)計(jì)的核心是對(duì)視頻信號(hào)的處理和對(duì)視頻轉(zhuǎn)換芯片的控制?筆者采用AIT2139視頻信號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)換電路來完成視頻前端的處理和信號(hào)轉(zhuǎn)換;同時(shí)以八位單片機(jī)EM78P156EP 為核心，再配以鍵盤檢測(cè)?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(duì)視頻信號(hào)的輸出影響較大，為此，設(shè)計(jì)時(shí)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(hào)轉(zhuǎn)換為電視的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)?視頻前端的RGB放大信號(hào)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(hào)：一個(gè)是經(jīng)過轉(zhuǎn)換?選頻和濾波得到的全電視信號(hào)，另一個(gè)是亮度和色度分離的電視信號(hào)，即S端子信號(hào)?因此，計(jì)算機(jī)輸出的RGB信號(hào)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(duì)畫面進(jìn)行監(jiān)控?而對(duì)全電視信號(hào)輸出則加入了完整的選頻和濾波電路，可以增加電視信號(hào)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(gè)8-bit A/D 轉(zhuǎn)換器來對(duì)R?G?B信號(hào)的每一個(gè)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(hào)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(hào)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(hào)轉(zhuǎn)換為4:2：2 格式的YUV分量信號(hào)，每分量輸出8位，總的輸出信號(hào)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(shí)鐘和同步信號(hào)，并可以給外部的存儲(chǔ)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(shí)鐘?外部的多路同步輸入?FIFO和存儲(chǔ)器將嚴(yán)格遵循AIT2139提供的這些時(shí)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(shí)間可以不與處理器的寫入時(shí)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(chǔ)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?hào)分為亮度和色度分量，色度信號(hào)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(hào)分別插值為象素速率的兩倍，并通過兩個(gè)10-bit的D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬 S-視頻信號(hào)，模擬合成視頻信號(hào)在通過第三個(gè)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(shí)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(hào)?

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(duì)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(shí)也可發(fā)送操作控制信號(hào)?主控板的核心是八位單片機(jī)EM78P156EP，同時(shí)配以鍵盤檢測(cè)?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(shí)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?

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