一種基于A(yíng)IT2139的視頻轉換器設計

關(guān)鍵詞：VGA-TV；視頻轉換器；AIT2139；多媒體教學(xué)

１ 引言

在現代教學(xué)尤其是高等教育過(guò)程中?多媒體教學(xué)因其交互性強、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(kāi)展，筆者選用ＡＩＴ２１３９視頻轉換芯片設計了一個(gè)ＶＧＡ―ＴＶ視頻轉換器。該轉換器可將計算機的ＶＧＡ信號轉換為廣播質(zhì)量的ＮＴＳＣ制或ＰＡＬ制視頻信號輸出到大屏幕電視機上，從而實(shí)現畫(huà)面的凍結、縮放和平移等輔助功能。同時(shí)，其視頻信號也可通過(guò)轉換器提供的接口輸出到計算機顯示器上。

２?。粒桑裕玻保常剐酒?jiǎn)介

ＡＩＴ２１３９是一種單片、晶控、全數字視頻信號處理器，可以支持多種輸入格式（如６４０４８０、８５ Ｈｚ，８００６００、８５ Ｈｚ，１０２４７６８、６０ Ｈｚ等）．ＡＩＴ２１３９具有３通道、８－Ｂｉｔ ＡＤＣ輸入和１６．７Ｍ 色彩轉換功能；其內部有專(zhuān)門(mén)的存儲壓縮電路，外部有 ＥＤＯ ?２５６ｋ１６Ｂｉｔ? 存儲器接口和 ＳＤＲＡＭ ?１Ｍ １６Ｂｉｔ? 存儲器接口；ＡＩＴ２１３９ 控制方式簡(jiǎn)單，可采用ＨＯＳＴ接口或Ｉ２ Ｃ總線(xiàn)進(jìn)行控制。該芯片可自動(dòng)檢測輸入模式和當前的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字域內完成，因而不需要轉換電路，其數字編碼器采用過(guò)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。ＡＩＴ２１３９芯片的內部功能框圖如圖１所示。

３　系統工作原理

該ＶＧＡ－ＴＶ視頻轉換器主要由視頻轉換、視頻轉換控制和遙控三部分組成。其系統結構如圖２所示。

ＶＧＡ－ＴＶ視頻轉換器的組成核心是視頻信號轉換和視頻轉換控制部分，因此?設計的核心是對視頻信號的處理和對視頻轉換芯片的控制。筆者采用ＡＩＴ２１３９視頻信號處理器，并配以當前成熟的外圍電路設計了一種視頻信號轉換電路來(lái)完成視頻前端的處理和信號轉換；同時(shí)以八位單片機ＥＭ７８Ｐ１５６ＥＰ 為核心，再配以鍵盤(pán)檢測、Ｉ２Ｃ通信、遙控接收等電路組成了轉換控制部分。該系統是典型的模擬數字混合系統，電源質(zhì)量對視頻信號的輸出影響較大，為此，設計時(shí)采用單獨的電源板卡并以背板的形式嵌入到系統中，從而取得了較好的效果。

４　系統設計

４．１ 視頻轉換部分設計

作為系統核心的視頻轉換部分的主要功能是把計算機輸出的ＲＧＢ信號轉換為電視的標準輸入信號。視頻前端的ＲＧＢ放大信號采用門(mén)電路處理后，送到ＡＩＴ２１３９進(jìn)行轉換，并輸出兩種格式的電視信號：一個(gè)是經(jīng)過(guò)轉換、選頻和濾波得到的全電視信號，另一個(gè)是亮度和色度分離的電視信號，即Ｓ端子信號。因此，計算機輸出的ＲＧＢ信號經(jīng)過(guò)耦合、緩沖、放大可直接接計算機顯示器，從而使操作者能夠方便的對畫(huà)面進(jìn)行監控。而對全電視信號輸出則加入了完整的選頻和濾波電路，可以增加電視信號的穩定性。圖３是視頻轉換部分電路的方框圖。

（１）視頻前端處理

輸入端通過(guò)ＡＩＴ２１３９的三個(gè)８－ｂｉｔ Ａ／Ｄ 轉換器來(lái)對Ｒ、Ｇ、Ｂ信號的每一個(gè)通道按４８ＭＨｚ的采樣率進(jìn)行Ａ／Ｄ 轉換。其水平同步（ＨＳＹＮＣ） 和垂直同步（ ＶＳＹＮＣ） 由施密特觸發(fā)器門(mén)緩沖。ＡＩＴ２１３９的ＡＤ轉換相當靈活，內部的ＡＤ轉換參考電壓可自己設定。本設計中的ＲＧＢ信號的電平范圍是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信號電平的最大值。

數字視頻處理可以利用ＹＵＶ 色彩分量來(lái)進(jìn)行，因此，可利用ＡＩＴ２１３９芯片中ＲＧＢ－ＹＵＶ矩陣將輸入的ＲＧＢ信號轉換為４:２:２ 格式的ＹＵＶ分量信號，每分量輸出８位，總的輸出信號在數據總線(xiàn)上以２４位工作。實(shí)際設計發(fā)現：ＹＵＶ輸出閃爍較大，為此，筆者利用了芯片內部ＡＩＴｅｃｈ算法構造的有限脈沖響應數字濾波器，從而有效地降低了輸出閃爍。

（２）工作模式設定

ＡＩＴ２１３９有兩種工作模式，主模式和從模式。本設計選擇主模式。ＡＩＴ２１３９可產(chǎn)生所有的時(shí)鐘和同步信號，并可以給外部的存儲設備提供水平同步、垂直同步以及內部像素數據時(shí)鐘。外部的多路同步輸入、ＦＩＦＯ和存儲器將嚴格遵循ＡＩＴ２１３９提供的這些時(shí)鐘和同步信息。在設計中發(fā)現，ＶＧＡ的數據讀入時(shí)間可以不與處理器的寫(xiě)入時(shí)鐘同步。

（３）數字視頻編碼

ＡＩＴ２１３９的核心是其處理器部分，主要用于從外部存儲設備讀入４：２:２格式的ＹＵＶ數字視頻數據，并進(jìn)行編碼處理。因為輸入信號分為亮度和色度分量，色度信號將通過(guò)復合數字副載波調制。亮度分量和色度分量信號分別插值為象素速率的兩倍，并通過(guò)兩個(gè)１０－ｂｉｔ的Ｄ／Ａ轉換器轉換為模擬 Ｓ－視頻信號，模擬合成視頻信號在通過(guò)第三個(gè)通道的１０－ｂｉｔ轉換器輸出后，可調整ＡＩＴ２１３９處理器的格式控制腳以選擇不同的時(shí)鐘參數，從而將視頻轉換器的輸出設置為ＮＴＳＣ、ＰＡＬ等電視標準信號。

４．２ 視頻轉換控制部分的設計

該ＶＧＡ－ＴＶ轉換器主控板是對視頻轉換部分進(jìn)行控制的主要部分。該板不但可為視頻轉換提供電源，同時(shí)也可發(fā)送操作控制信號。主控板的核心是八位單片機ＥＭ７８Ｐ１５６ＥＰ，同時(shí)配以鍵盤(pán)檢測、Ｉ２Ｃ通信、遙控接收等電路組成轉換控制部分。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 結束語(yǔ)

經(jīng)一些高校長(cháng)時(shí)間使用證明：該ＶＧＡ－ＴＶ視頻轉換器性能穩定，效果良好，能夠很好地輔助現代多媒體教學(xué)，因而具有廣闊的應用前景。