基于NiosII的視頻采集與DVI成像
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2 模擬視頻信號解碼
視頻解碼格式有ITU-RBT.601標準格式和ITU-RBT.656標準格式。ITU-RBT.601標準需要行、場(chǎng)同步信號線(xiàn)，ITU-RBT.656標準無(wú)需同步信號線(xiàn)。ITU-RBT.656標準采用8 bit傳輸格式，亮度信號Y和色度信號Cb/Cr交替傳輸。本設計采用ITU-RBT.656標準。我國電視制式為PAL-D，一幀電視圖像有625行，每行可視像素為720個(gè)，因為有行消隱和場(chǎng)消隱，實(shí)際可視像素面為720×576，電視圖像傳輸采用奇偶場(chǎng)交替傳輸，所以通常奇偶場(chǎng)各傳輸288行。圖2是行同步4：2：2輸出時(shí)序圖。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/195400.htm
PAL-D制式一行可視像素有720個(gè)，因為采用ITU-RBT.656標準，每2個(gè)DATACLK時(shí)鐘才輸出一個(gè)像素，所以，一行可視像素需要1 440個(gè)DATACLK時(shí)鐘。一行像素輸出完畢后緊接4個(gè)行結束標志，然后進(jìn)入行消隱階段，行消隱階段結束后，4個(gè)字符的開(kāi)始標志表明一行的開(kāi)始，從4個(gè)結束標志到4個(gè)開(kāi)始標志，共有288個(gè)DATACLK時(shí)鐘。這288個(gè)DATACLK期間的數據不用于顯示，用于同步和消隱，所以對于PAL-D制式，采用ITU-RBT.656標準傳輸一行視頻需要1 728個(gè)DATACLK時(shí)鐘[7]。
EAV和SAV分別表示一行有效視頻的結束和開(kāi)始，EAV/SAV序列由FF-00-00-XX表示，其中XX是狀態(tài)字，表1為EAV/SAV序列字段位表。
F場(chǎng)標志：F=0是偶場(chǎng)，F=1是奇場(chǎng)；V視頻有無(wú)效標志：V=0為有效視頻數據，V=1為無(wú)效視頻數據；H有效視頻結束起始標志：H=0是SAV，H=1是EAV。
從624行～22行和311行～335行為無(wú)效視頻行，此時(shí)V=1；從23行～310行和336行～623行為有效視頻行，此時(shí)V=0。從1行～312行為偶場(chǎng)，此時(shí)F=0；從313行～625行為奇場(chǎng)，此時(shí)F=1。
配置TVP5146使其正確初始化。設置正常工作模式，視頻選擇輸入口，色度和亮度AGC自動(dòng)增益，視頻輸入為PAL-D制式625行，解碼輸出格式為10 bit 4：2：2(2倍像素時(shí)鐘速率)內嵌同步字符，實(shí)際10 bit輸出時(shí)最低2 bit可丟棄。設置亮度信號范圍為16～235，色度信號范圍為16～240。配置NiosII軟核，設置CPU類(lèi)型為經(jīng)濟型32 bit，CPU時(shí)鐘頻率為100 MHz，復位向量起始地址為Flash，異常向量起始地址為On-chip-ram，設置PIO線(xiàn)模擬I2C協(xié)議，用于配置TVP5146，配置Avalon-MM三態(tài)橋用于掛接Flash，配置On-chip-ram為32 KB[8]，添加一個(gè)Avalon從設備。該從設備為用戶(hù)自定義接口，NiosII軟核可以通過(guò)該從設備口實(shí)時(shí)訪(fǎng)問(wèn)轉換后的RGB像素，進(jìn)行圖像處理。
3 視頻圖像數據采集
視頻解碼芯片輸出內嵌同步字符8 bit視頻數據，參照解碼芯片輸出DATACLK時(shí)鐘，FPGA采集視頻解碼數據。FPGA采集之前先要進(jìn)行圖像裁剪、交織處理。裁剪處理是為了產(chǎn)生640×480的像素面，交織處理即變隔行視頻數據為逐行視頻輸出，即兩場(chǎng)圖像交叉嵌入一個(gè)存儲體中，形成一幀。當一幀存儲完畢后，切換存儲體，而先前的存儲體內容參照系統時(shí)鐘，依次像素處理送DVI編碼芯片進(jìn)行顯示。
3.1 視頻信號采集控制
視頻輸出信號為內嵌同步字符8 bit Y：Cb：Cr=4：2：2輸出，本設計中視頻信號采集采用狀態(tài)機控制法。視頻信號采集控制狀態(tài)機表示如圖3所示。
Idel：默認空閑狀態(tài)。如果視頻采集標志capture置位，則進(jìn)入Wait State狀態(tài)；如果capture不置位，則停留在Idel狀態(tài)。
Wait State：此時(shí)如果收到數據0xff，則進(jìn)入State1，其他情況仍然循環(huán)停留。
State1：如果此時(shí)收到數據0x00，則進(jìn)入State2；收到其他數據則進(jìn)入Error。
State2：如果此時(shí)收到數據0x00，則進(jìn)入New page狀態(tài)，否則狀態(tài)返回到Wait State。
New page：此時(shí)視頻處于消隱狀態(tài)，如果收到的視頻數據vpo[6：5]=01，則正在消隱，轉入第一行數據接收狀態(tài)First Line，否則跳回Wait State狀態(tài)。
First Line：如果收到vpo[6:4]=000，表明下一個(gè)數據即視頻圖像數據，否則返回到Wait State。
Chroma blue：正確有效的數據，如果此時(shí)接收到vpo=0xff，則表明數據轉入End Line，如果收到vpo=0x00，則轉入Error狀態(tài)。
Luma blue：亮度藍色數據，接收完轉入Chroma red狀態(tài)。
Chroma red：色度紅色數據，接收完轉入Luma red狀態(tài)。
Luma red：亮度紅色數據，接收完轉入Chroma blue狀態(tài)。
End Line：如果vpo[6:4]=011，表示奇數場(chǎng)結束，偶數場(chǎng)將要開(kāi)始，轉入New line狀態(tài)；如果vpo[6：4]=111，表示一幀數據結束，轉入Idle狀態(tài)；如果vpo[5：4]=01，表示一行結束，下一行將要開(kāi)始，轉入New line狀態(tài)；否則進(jìn)入Error狀態(tài)。
New Line：如果接收到的vpo[5：4]=00，表示有效數據接收，轉入Chroma blue狀態(tài)；否則轉到End Line狀態(tài)。
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