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(hào)按照一定的算法混合成一路或多路數(shù)字視頻信號(hào)。作為數(shù)字視頻信號(hào)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(diǎn)：內(nèi)含兩級(jí)串聯(lián)的鍵控混合器，可以在主信號(hào)中鍵兩入兩路附加數(shù)字信號(hào)，如時(shí)鐘臺(tái)標(biāo)或各種字幕標(biāo)識(shí)；可以遠(yuǎn)程遙控，也可現(xiàn)場(chǎng)按鍵控制；可以隨時(shí)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(duì)掉電、死機(jī)等異?，F(xiàn)象有自復(fù)位能力。

整個(gè)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(hào)有背景信號(hào)、鍵控信號(hào)和填充信號(hào)，輸出三路數(shù)字信號(hào)和一路模擬信號(hào)。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(jì)來接收SMPTE 259M的串行數(shù)字信號(hào)。它具有錯(cuò)誤檢測(cè)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(shí)淡出及淡入功能。TMS2081提供微處理器I/O口。

錯(cuò)誤檢測(cè)和處理協(xié)處理器GS9021根據(jù)SMPTERP-165執(zhí)行錯(cuò)誤檢測(cè)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(chǎng)消隱和場(chǎng)序列信號(hào)。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(hào)同時(shí)編碼成CVBS和S-視頻模擬信號(hào)，也支持NTSC-M、PAL B/G和子標(biāo)準(zhǔn)。輸入信號(hào)可以是YCBCR(CCIR 656)或者M(jìn)PEG解碼數(shù)據(jù)；對(duì)Y、C和CVBS有三個(gè)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(hào)內(nèi)插組成。SAA7121提供I2C總線接口，可按主動(dòng)方式或從動(dòng)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(hào)。

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(chǔ)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(chǔ)器（RAM），三個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，提供SPI串行接口和看門狗定時(shí)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?，F(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)。