基于FPGA的模擬視頻轉(zhuǎn)SDI的轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　摘要：為了將現(xiàn)有模擬視頻系統(tǒng)接入到數(shù)字串行視頻系統(tǒng)，需要將模擬視頻轉(zhuǎn)換成SDI信號(hào)。采用SAA7113先將模擬視頻數(shù)字化，用Altera公司的CYCLONE III系列FPGA完成SDI信號(hào)的擾碼、編碼等功能，接口芯片采用國(guó)家半導(dǎo)體公司的LMH0001，使用Tektronix VFM 7120進(jìn)行測(cè)試，信號(hào)指標(biāo)符合SMPTE259M標(biāo)準(zhǔn)?；?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/FPGA">FPGA的視頻轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)，過(guò)程簡(jiǎn)單，可移植性強(qiáng)，并且可以方便字幕疊加。

　　引言

　　目前我國(guó)廣電系統(tǒng)大都采用SDI數(shù)字接口，該接口采用75歐同軸電纜傳輸未經(jīng)壓縮的數(shù)字視頻信號(hào)，在SMPTE259M中規(guī)定了A、B、C、D 4種標(biāo)準(zhǔn)，傳輸速率分別為143Mbit/s、177Mbit/s、270Mbit/s、360Mbit/s，其中最常見(jiàn)的是270Mbit/s。本文設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)換器可以將傳統(tǒng)的模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成270Mbit/s的數(shù)字視頻，以便和數(shù)字電視系統(tǒng)相互兼容。

　　設(shè)備組成及工作原理

　　本設(shè)備可以分為三部分，第一部分是模擬視頻的數(shù)字化，第二部分是SDI信號(hào)編碼，第三部分是線路驅(qū)動(dòng)。設(shè)備框圖如圖1所示。模擬視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)SAA7113進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，輸出10路27Mbit/s的并行數(shù)據(jù)，FPGA將10路并行數(shù)據(jù)進(jìn)行擾碼處理以及并串轉(zhuǎn)換后打包成270Mbit/s的SDI串行信號(hào)，F(xiàn)PGA輸出的串行數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)線路驅(qū)動(dòng)后最終輸出幅度為800mV的標(biāo)準(zhǔn)SDI信號(hào)。　　

 

　　A/D轉(zhuǎn)換

　　A/D轉(zhuǎn)換部分采用Philips公司生產(chǎn)的專用視頻解碼芯片SAA7113，該芯片能將NTSC或PAL復(fù)合視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成8位或10位復(fù)合ITU-R BT.656標(biāo)準(zhǔn)的YCbCr分量視頻。該芯片有兩路視頻輸入VIN1和VIN2，用戶可以通過(guò)配置芯片內(nèi)部相應(yīng)寄存器選擇VIN1或VIN2來(lái)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。同時(shí)該芯片還具有生成測(cè)試模板的功能，當(dāng)輸入端沒(méi)有視頻信號(hào)時(shí)，SAA7113可自動(dòng)輸出黑屏，也可以通過(guò)寄存器配置產(chǎn)生藍(lán)屏、75%彩條或100%彩條輸出。

　　SAA7113外圍電路簡(jiǎn)單，只需少量的額外元器件即可工作，具體電路參見(jiàn)SAA7113的芯片手冊(cè)，在此不再贅述。

　　FPGA信號(hào)編碼

　　FPGA信號(hào)編碼為本設(shè)計(jì)的核心部分，主要包含了PLL模塊、擾碼模塊、并串轉(zhuǎn)換模塊以及對(duì)SAA7113的I2C配置模塊，該部分功能全部由FPGA來(lái)完成。本設(shè)計(jì)采用了Altera公司生產(chǎn)的Cyclone III系列的FPGA芯片，根據(jù)設(shè)計(jì)需求，選用了EP3C5E144來(lái)完成SDI信號(hào)的編碼工作，主要程序代碼采用Verilog語(yǔ)言來(lái)編寫。