一款實(shí)用智能高清電視視頻轉換器的設計

本系統功能主要由3個(gè)主芯片來(lái)實(shí)現，包括TW9910、TV5725和ATmega128L。TW9910將CVBS(電壓峰值為1 V)格式的復合視頻信號轉換為27 MB的BT．656數字視頻信號。TW9910的外圍模塊工作電壓是3．3 V，內核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數字視頻信號轉換為多種格式標準(640×480、800×600、1024×768、1280×1024、1920×1200)的VGA模擬視頻信號。通過(guò)配置TV5725內部各模式寄存器的不同參數，實(shí)現多種不同格式分辨率的VGA輸出。ATmega128L單片機系統通過(guò)I2C總線(xiàn)接口來(lái)對TW9910和TV5725的內部寄存器進(jìn)行讀／寫(xiě)操作訪(fǎng)問(wèn)。I2C總線(xiàn)接口的訪(fǎng)問(wèn)速度設置為240kb／s，以實(shí)現兩個(gè)芯片內部寄存器數據的穩定訪(fǎng)問(wèn)。
普通的復合視頻信號通過(guò)外部連接頭經(jīng)匹配電阻輸入到TW9910的第13引腳。在此信號的輸入通道上，還需外接一個(gè)接地瞬態(tài)二極管，以達到靜電保護的目的，防止外接的視頻信號接入高電壓信號到TW9910芯片從而燒毀芯片。接入的模擬復合視頻信號經(jīng)過(guò)TW9910內部處理后，變成27 MHz的標準BT．656數字視頻信號輸出。為保證數字信號的信號質(zhì)量，輸出的數字視頻信號還需外接匹配電阻。
TW9910輸出的27 MHz標準BT．656數字視頻信號再輸入到TV5725芯片的BT．656硬件接口上。BT．656數字視頻信號經(jīng)過(guò)TV5725內部處理后，變成標準的模擬VGA信號，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(guò)設置內部寄存器的不同參數來(lái)實(shí)現的。另外，為了能緩存數字視頻信號，同時(shí)方便系統提供OSD功能、多畫(huà)面功能等，TV5725還外接一個(gè)8MB的通用SDRAM芯片(HY57V643220)。
音頻接口轉換電路只是實(shí)現簡(jiǎn)單物理接口的轉換。它將機頂盒送來(lái)的兩路RCA接口(蓮花頭)音頻信號分別轉接到電腦音箱的3．5 mm的左／右聲道上。
電源模塊提供整個(gè)系統的工作電源。整個(gè)系統通過(guò)外接5 V／2 A的直流電源模塊來(lái)供電。內部通過(guò)兩個(gè)DC～DC轉換芯片把5 V直流電轉換為3．3 V和1．8 V。這兩個(gè)DC—DC轉換芯片型號為AIC1084-3．3和AIC1084-1．8。
復位模塊提供整個(gè)系統穩定的全局復位信號。整個(gè)系統的全局復位信號由專(zhuān)用復位芯片(SP706)來(lái)實(shí)現，以保證能輸出穩定的200 ms的低電壓復位信號。
2．3 系統總線(xiàn)
本系統主要包括兩條總線(xiàn)：一條是I2C控制總線(xiàn)，主要是提供ATmega128L、TW9910及TV5725之間的通信連接，實(shí)現ATmega128L對TW9910和TV5725的工作模式設置和工作狀態(tài)的讀取，這條總線(xiàn)是控制總線(xiàn)。另外一條是BT．656數字視頻接口總線(xiàn)，用于連接TW9910和TV5725之間的數字視頻信號，這條總線(xiàn)是業(yè)務(wù)總線(xiàn)接口。
2．3．1 I2C控制總線(xiàn)
本系統利用I2C總線(xiàn)作為系統內部的控制總線(xiàn)。單片機ATmega128L通過(guò)I2C總線(xiàn)，對TW9910和TV5725的工作模式寄存器寫(xiě)入不同的值，實(shí)現對TW9910和TV5725不同工作模式的設置。ATmega128L還通過(guò)I2C總線(xiàn)讀出TW9910和TV5725內部的工作狀態(tài)寄存器的值，從而獲取這兩個(gè)轉換芯片的內部工作狀態(tài)信息。
2．3．2 BT．656數字視頻接口總線(xiàn)
為了便于國際間的節目交換，以及消除數字設備之間的制式差別，實(shí)現625行電視系統與525行電視系統相互兼容，向著(zhù)數字電視廣播系統參數統一化、標準化邁進(jìn)，在1982年2月國際無(wú)線(xiàn)電咨詢(xún)委員會(huì )(CCIR)第15次全會(huì )上，通過(guò)了601號建議，確定以分量編碼為基礎，即以亮度分量Y和兩個(gè)色差分量R—Y、B—Y為基礎進(jìn)行編碼，作為電視演播室數字編碼的國際標準，601號建議單獨規定了電視演播室的編碼標準。
BT．656只是數據傳輸接口而已，可以說(shuō)是作為BT．601標準的一個(gè)傳輸方式。簡(jiǎn)單地說(shuō)，ITU—R BT．601是“演播室數字電視編碼參數”標準，而ITU-R BT．656則是ITU—R BT．601附件A中的數字接口標準，主要用于數字視頻設備(包括芯片)之間采用27 Mb／s并口或243Mb ／s串行接口的數字傳輸接口標準。
BT．656接口定義了一個(gè)并行和串行的接口，用于在數字視頻設備間傳輸4：2：2的YCbCr數字視頻數據流。BT．656接口在硬件上面只包括一個(gè)8／10位的YCbCr數據信號和一個(gè)時(shí)鐘信號。傳統的視頻信號中的同步信號HSYNC、VSYNC、BLANK信號都是通過(guò)在數據線(xiàn)上按照一定的硬件傳輸協(xié)議進(jìn)行區分。
在本系統中，數字視頻處理芯片TV5725和TW9910之間就是通過(guò)BT．656硬件接口進(jìn)行連接的。

3 系統軟件設計
本系統的軟件主要是完成對TW9910和TV5725兩個(gè)芯片內部工作模式的設置和芯片內部工作狀態(tài)的讀取。具體實(shí)現上是由ATmega128L單片機通過(guò)I2C總線(xiàn)對TW9910和TV5725兩個(gè)芯片內部的相關(guān)寄存器進(jìn)行讀／寫(xiě)操作來(lái)完成。系統軟件流程圖如圖3所示。

首先對AVR單片機進(jìn)行初始化，主要包括I／O引腳端口功能設置、時(shí)鐘頻率的設置等。接著(zhù)對AVR單片機內部的I2C總線(xiàn)控制器進(jìn)行設置，主要是工作模式和訪(fǎng)問(wèn)速度的設置。然后，再將TW9910的寄存器設置參數通過(guò)AVR單片機經(jīng)I2C總線(xiàn)寫(xiě)入到TW9910內部相應的寄存器具體地址中。如果寫(xiě)入成功，則程序繼續進(jìn)行TV5725的初始化；如果不成功，則跳轉到程序異常指示燈閃爍部分執行。
TV5725工作模式設置部分也是通過(guò)AVR單片機完成(包括通過(guò)面板選擇按鍵設置顯示器分辨率參數)，通過(guò)I2C總線(xiàn)寫(xiě)入到TV5725內部相應的寄存器具體地址中。如果寫(xiě)入成功，則繼續執行正常指示燈閃爍部分程序；如果不成功，則跳轉到程序異常指示燈閃爍部分執行。用戶(hù)根據指示燈的閃爍情況來(lái)判斷系統軟件執行是否正常。

結語(yǔ)
本文描述了一種智能高清電視視頻轉換器的具體實(shí)現原理和方法。通過(guò)此方法實(shí)現的視頻轉換系統可以方便地將復合視頻信號轉換成多種不同分辨率的VGA信號，實(shí)現通過(guò)普通電腦顯示器收看液晶電視節目的功能。相對于傳統的CRT電視，既可以大大降低功耗，又可大幅提高顯示效果。另外，本設備也可以應用于安防監控領(lǐng)域，降低安防監控系統的建設成本。根據本方案設計的產(chǎn)品樣機成功參展了第11屆高新技術(shù)成果交易會(huì )。