基于A(yíng)DV7183B的視頻解碼系統的設計
加入技術(shù)交流群
當前，數字影像設備種類(lèi)繁多，視音頻處理硬件與軟件技術(shù)高度發(fā)達[2]，為數字視頻的流行起到了推波助瀾的作用。在很長(cháng)的一段時(shí)間內，圖像處理將成為信息技術(shù)的前沿領(lǐng)域和熱門(mén)課題。圖像處理技術(shù)的應用取得了良好的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益，其原因主要在于計算機技術(shù)以及大規模集成電路技術(shù)的發(fā)展與成熟，使得利用嵌入式系統作為視頻圖像的輸入輸出處理正逐漸成為主流，硬件解決方案也從專(zhuān)用處理芯片、DSP發(fā)展至FPGA，極大地提高了系統的靈活性、小型化。
1 系統設計
利用單片機MSP430F169與解碼芯片ADV7183B的配置，使得整個(gè)視頻解碼系統可以靈活地根據輸入視頻源進(jìn)行相應的配置以輸出不同的數字視頻數據。MSP430F169的最高運算速度達到8 MIPS，具有易操作、低功耗等特點(diǎn)[3-4]，特別是其可通過(guò)I2C接口與解碼器進(jìn)行數據傳輸，以實(shí)現對不同格式視頻輸入源的解碼。而ADV7183B是一款綜合的視頻解碼芯片[5-6]，它能夠自動(dòng)將一種兼容國際標準NTSC或PAL的模擬視頻基帶信號轉換成另一種兼容8 bit/16 bit CCIR656的YCrCb型4:2:2的數字視頻數據，其靈活的數字式輸出接口能夠在基于緩存器結構和行鎖時(shí)鐘的系統中完成視頻解碼和轉換功能。視頻解碼系統的硬件框圖如圖1所示。MSP430F169是主控芯片，針對不同的模擬視頻源，利用C語(yǔ)言編程，對解碼芯片ADV7183B的寄存器進(jìn)行相應的配置，產(chǎn)生符合要求的數字視頻數據及行、場(chǎng)信號，以便于視頻后處理系統進(jìn)行濾波、顯示。
數字視頻數據是把模擬視頻信號解碼為Y、U、V分量后，將其分別進(jìn)行A/D量化采樣，轉換為數字視頻流，時(shí)間上也按上面的順序依次輸出。這里，采用的是成立于1927年的國際無(wú)線(xiàn)電咨詢(xún)委員會(huì )CCIR656(Consultative Committee of International Radio)標準[7-8]，也稱(chēng)為ITU-R BT.656。該標準規定：Y、U、V 3個(gè)分量的抽樣頻率分別為13.5 MHz、6.75 MHz、6.75 MHz。采用線(xiàn)性量化，每個(gè)樣點(diǎn)的量化比特用于演播室為10 bit，用于傳輸則為8 bit。Y、U、V 3個(gè)分量樣點(diǎn)之間比例為4:2:2，數據格式如圖2所示。
圖2中，T為采樣時(shí)鐘37 ns(27 MHz)；SAV為有效視頻開(kāi)始的定時(shí)基準標志碼；EAV為有效視頻結束的定時(shí)基準標志碼；每個(gè)基準信號由4個(gè)周期的數據組成，格式為FF，00，00，XY，以16進(jìn)制表示，前3個(gè)為固定的前綴，第4個(gè)字用來(lái)定義奇偶場(chǎng)、場(chǎng)消隱和行消隱信息。在消隱期間，傳輸80 H，10 H，80 H，10 H；在有效期間，按Cb，Y，Cr，Y，Cb，Y順序傳送。
2 ADV7183B的設置
根據實(shí)際需要，這里采用了Analog Device公司的ADV7183B芯片作為系統的解碼芯片。它是一款綜合的視頻解碼芯片，能夠處理NTSC或PAL制式下的CVBS、S-Video、YPrPb 3種格式的輸入視頻源，從而廣泛地應用于放映機、數字電視、DVD、游戲機等電子產(chǎn)品。ADV7183B的主要特點(diǎn)[9]如下：
(1)內部帶有行鎖定系統時(shí)鐘（LLC）和自適應數字線(xiàn)長(cháng)跟蹤（ADLLT）電路，可以提供雙重視頻鎖定功能；
(2)具有實(shí)時(shí)時(shí)鐘、信息輸出功能以及3行色度梳狀濾波器；
(3)具有完整的AGC和箝位控制功能，可對色度、亮度、飽和度和對比度進(jìn)行編程視頻調節；
(4)可自動(dòng)進(jìn)行NTSC或PAL檢測，且有12個(gè)模擬視頻輸入信道；
(5)可設置為二線(xiàn)連續雙向端口模式，并與I2C兼容；
(6)支持不同模式的視頻輸入和16 bit寬度總線(xiàn)數字輸出；
(7)輸入峰峰值為0.5 V～2 V。
通過(guò)不同的配置，ADV7183B的6個(gè)模擬視頻輸入信道可支持6個(gè)CVBS輸入信號、3個(gè)S-video輸入信號和2個(gè)YPrPb構成的模擬視頻輸入信號，可由寄存器INSEL控制輸入源的類(lèi)型和信道。此外，ADV7183B支持3種輸出接口模式：兼容LLC的同步像素接口、CAPI接口和SCAPI接口，默認模式為兼容LLC的8 bit CCIR656數據。
在電路設計時(shí)，ADV7183B的工作晶振為27 MHz，ALSB為地址片選端口，由于軟件程序的設計需要，將其接地，置為低電平。CVBS接入AIN5腳，S-Video接入AIN1和AIN4腳，YPrPb則接入AIN2、AIN3和AIN6腳；P0~P15為數據輸出端；LLC1、LLC2為時(shí)鐘輸出端口，當為8 bit數據輸出時(shí)，LLC1為27 MHz，LLC2為13.5 MHz。而當為16 bit數據輸出時(shí)，LLC1和LLC2均為13.5 MHz；HS為行同步信號輸出，VS為場(chǎng)同步信號輸出，FIELD為奇偶場(chǎng)信號輸出。當系統通電后，板上的2個(gè)LED燈會(huì )交替閃爍10次，提示用戶(hù)可通過(guò)按鍵進(jìn)行輸入源信道的選擇操作：SW1鍵選擇S-Video視頻源輸入，SW2鍵選擇YPrPb視頻源輸入，若不操作則默認CVBS視頻源輸入。
由于MSP430F169和ADV7183B均有自帶的I2C模塊，利用I2C總線(xiàn)協(xié)議，系統通過(guò)中斷程序進(jìn)行解碼芯片的各種寄存器配置，從而產(chǎn)生YCrCb型4:2:2的數字視頻數據，軟件流程圖如圖3所示。
評論