一款實(shí)用智能高清電視視頻轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)功能主要由3個(gè)主芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，包括TW9910、TV5725和ATmega128L。TW9910將CVBS(電壓峰值為1 V)格式的復(fù)合視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為27 MB的BT．656數(shù)字視頻信號(hào)。TW9910的外圍模塊工作電壓是3．3 V，內(nèi)核1．8 V核心電壓，功耗大約0．3 W。TV5725則將來(lái)源于TW9910的BT．656數(shù)字視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為多種格式標(biāo)準(zhǔn)(640×480、800×600、1024×768、1280×1024、1920×1200)的VGA模擬視頻信號(hào)。通過配置TV5725內(nèi)部各模式寄存器的不同參數(shù)，實(shí)現(xiàn)多種不同格式分辨率的VGA輸出。ATmega128L單片機(jī)系統(tǒng)通過I2C總線接口來(lái)對(duì)TW9910和TV5725的內(nèi)部寄存器進(jìn)行讀／寫操作訪問。I2C總線接口的訪問速度設(shè)置為240kb／s，以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)芯片內(nèi)部寄存器數(shù)據(jù)的穩(wěn)定訪問。
普通的復(fù)合視頻信號(hào)通過外部連接頭經(jīng)匹配電阻輸入到TW9910的第13引腳。在此信號(hào)的輸入通道上，還需外接一個(gè)接地瞬態(tài)二極管，以達(dá)到靜電保護(hù)的目的，防止外接的視頻信號(hào)接入高電壓信號(hào)到TW9910芯片從而燒毀芯片。接入的模擬復(fù)合視頻信號(hào)經(jīng)過TW9910內(nèi)部處理后，變成27 MHz的標(biāo)準(zhǔn)BT．656數(shù)字視頻信號(hào)輸出。為保證數(shù)字信號(hào)的信號(hào)質(zhì)量，輸出的數(shù)字視頻信號(hào)還需外接匹配電阻。
TW9910輸出的27 MHz標(biāo)準(zhǔn)BT．656數(shù)字視頻信號(hào)再輸入到TV5725芯片的BT．656硬件接口上。BT．656數(shù)字視頻信號(hào)經(jīng)過TV5725內(nèi)部處理后，變成標(biāo)準(zhǔn)的模擬VGA信號(hào)，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(shè)置內(nèi)部寄存器的不同參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。另外，為了能緩存數(shù)字視頻信號(hào)，同時(shí)方便系統(tǒng)提供OSD功能、多畫面功能等，TV5725還外接一個(gè)8MB的通用SDRAM芯片(HY57V643220)。
音頻接口轉(zhuǎn)換電路只是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單物理接口的轉(zhuǎn)換。它將機(jī)頂盒送來(lái)的兩路RCA接口(蓮花頭)音頻信號(hào)分別轉(zhuǎn)接到電腦音箱的3．5 mm的左／右聲道上。
電源模塊提供整個(gè)系統(tǒng)的工作電源。整個(gè)系統(tǒng)通過外接5 V／2 A的直流電源模塊來(lái)供電。內(nèi)部通過兩個(gè)DC～DC轉(zhuǎn)換芯片把5 V直流電轉(zhuǎn)換為3．3 V和1．8 V。這兩個(gè)DC—DC轉(zhuǎn)換芯片型號(hào)為AIC1084-3．3和AIC1084-1．8。
復(fù)位模塊提供整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定的全局復(fù)位信號(hào)。整個(gè)系統(tǒng)的全局復(fù)位信號(hào)由專用復(fù)位芯片(SP706)來(lái)實(shí)現(xiàn)，以保證能輸出穩(wěn)定的200 ms的低電壓復(fù)位信號(hào)。
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(shí)現(xiàn)ATmega128L對(duì)TW9910和TV5725的工作模式設(shè)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(shù)字視頻接口總線，用于連接TW9910和TV5725之間的數(shù)字視頻信號(hào)，這條總線是業(yè)務(wù)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(nèi)部的控制總線。單片機(jī)ATmega128L通過I2C總線，對(duì)TW9910和TV5725的工作模式寄存器寫入不同的值，實(shí)現(xiàn)對(duì)TW9910和TV5725不同工作模式的設(shè)置。ATmega128L還通過I2C總線讀出TW9910和TV5725內(nèi)部的工作狀態(tài)寄存器的值，從而獲取這兩個(gè)轉(zhuǎn)換芯片的內(nèi)部工作狀態(tài)信息。
2．3．2 BT．656數(shù)字視頻接口總線
為了便于國(guó)際間的節(jié)目交換，以及消除數(shù)字設(shè)備之間的制式差別，實(shí)現(xiàn)625行電視系統(tǒng)與525行電視系統(tǒng)相互兼容，向著數(shù)字電視廣播系統(tǒng)參數(shù)統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化邁進(jìn)，在1982年2月國(guó)際無(wú)線電咨詢委員會(huì)(CCIR)第15次全會(huì)上，通過了601號(hào)建議，確定以分量編碼為基礎(chǔ)，即以亮度分量Y和兩個(gè)色差分量R—Y、B—Y為基礎(chǔ)進(jìn)行編碼，作為電視演播室數(shù)字編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，601號(hào)建議單獨(dú)規(guī)定了電視演播室的編碼標(biāo)準(zhǔn)。
BT．656只是數(shù)據(jù)傳輸接口而已，可以說(shuō)是作為BT．601標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)傳輸方式。簡(jiǎn)單地說(shuō)，ITU—R BT．601是“演播室數(shù)字電視編碼參數(shù)”標(biāo)準(zhǔn)，而ITU-R BT．656則是ITU—R BT．601附件A中的數(shù)字接口標(biāo)準(zhǔn)，主要用于數(shù)字視頻設(shè)備(包括芯片)之間采用27 Mb／s并口或243Mb ／s串行接口的數(shù)字傳輸接口標(biāo)準(zhǔn)。
BT．656接口定義了一個(gè)并行和串行的接口，用于在數(shù)字視頻設(shè)備間傳輸4：2：2的YCbCr數(shù)字視頻數(shù)據(jù)流。BT．656接口在硬件上面只包括一個(gè)8／10位的YCbCr數(shù)據(jù)信號(hào)和一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)。傳統(tǒng)的視頻信號(hào)中的同步信號(hào)HSYNC、VSYNC、BLANK信號(hào)都是通過在數(shù)據(jù)線上按照一定的硬件傳輸協(xié)議進(jìn)行區(qū)分。
在本系統(tǒng)中，數(shù)字視頻處理芯片TV5725和TW9910之間就是通過BT．656硬件接口進(jìn)行連接的。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)的軟件主要是完成對(duì)TW9910和TV5725兩個(gè)芯片內(nèi)部工作模式的設(shè)置和芯片內(nèi)部工作狀態(tài)的讀取。具體實(shí)現(xiàn)上是由ATmega128L單片機(jī)通過I2C總線對(duì)TW9910和TV5725兩個(gè)芯片內(nèi)部的相關(guān)寄存器進(jìn)行讀／寫操作來(lái)完成。系統(tǒng)軟件流程圖如圖3所示。

首先對(duì)AVR單片機(jī)進(jìn)行初始化，主要包括I／O引腳端口功能設(shè)置、時(shí)鐘頻率的設(shè)置等。接著對(duì)AVR單片機(jī)內(nèi)部的I2C總線控制器進(jìn)行設(shè)置，主要是工作模式和訪問速度的設(shè)置。然后，再將TW9910的寄存器設(shè)置參數(shù)通過AVR單片機(jī)經(jīng)I2C總線寫入到TW9910內(nèi)部相應(yīng)的寄存器具體地址中。如果寫入成功，則程序繼續(xù)進(jìn)行TV5725的初始化；如果不成功，則跳轉(zhuǎn)到程序異常指示燈閃爍部分執(zhí)行。
TV5725工作模式設(shè)置部分也是通過AVR單片機(jī)完成(包括通過面板選擇按鍵設(shè)置顯示器分辨率參數(shù))，通過I2C總線寫入到TV5725內(nèi)部相應(yīng)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(zhuǎn)到程序異常指示燈閃爍部分執(zhí)行。用戶根據(jù)指示燈的閃爍情況來(lái)判斷系統(tǒng)軟件執(zhí)行是否正常。

結(jié)語(yǔ)
本文描述了一種智能高清電視視頻轉(zhuǎn)換器的具體實(shí)現(xiàn)原理和方法。通過此方法實(shí)現(xiàn)的視頻轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可以方便地將復(fù)合視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成多種不同分辨率的VGA信號(hào)，實(shí)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(duì)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(shè)備也可以應(yīng)用于安防監(jiān)控領(lǐng)域，降低安防監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)成本。根據(jù)本方案設(shè)計(jì)的產(chǎn)品樣機(jī)成功參展了第11屆高新技術(shù)成果交易會(huì)。