新聞中心

EEPW首頁 > 消費電子 > 設(shè)計應(yīng)用 > 數(shù)字視頻解碼器SAA7110

數(shù)字視頻解碼器SAA7110

作者: 時間:2004-12-11 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
摘要:是Philips公司生產(chǎn)的可編程前端,它可將輸入的信號轉(zhuǎn)換為YUV信號。文章介紹了的主要特點、結(jié)構(gòu)原理和引腳功能,比較了與SAA7110的不同之處,給出了應(yīng)用中應(yīng)注意的重點引腳,最后介紹了它的應(yīng)用連接和一個圖像采集系統(tǒng)的應(yīng)用結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞:SAA7110;解碼;圖像處理

視頻SAA7110是Philips公司生產(chǎn)的可編程前端視頻。與SAA7111相比,兩者盡管有些管腳信號相似,但仍有較大的差別,需要在實際應(yīng)用中給予足夠的重視。國內(nèi)做視頻采集或圖像采集的大多用SAA7111,而提到較多的SAA7110則未見多少資料對其進(jìn)行詳細(xì)論述。在產(chǎn)品生產(chǎn)上,只有個別國內(nèi)公司(如北京嘉恒中自圖像技術(shù)有限公司)使用該芯片?;诳蒲泻蛯嵺`需要,本文對SAA7110的主要特點、結(jié)構(gòu)功能、引腳應(yīng)用等作一詳盡論述。

1 主要特點

SAA7110的主要特點如下:

●具有6路模擬輸入(4CVBS、3Y/C或二者相結(jié)合);

●帶有3路模擬處理通道;

●內(nèi)置3路抗混疊濾波器;

●可將2路通道模擬信號相加;

●內(nèi)含2路8位CMOS視頻A/D轉(zhuǎn)換器;

●對所選擇的CVBS/Y通道可編程為靜態(tài)增益控制或自動增益控制;

●可進(jìn)行白峰控制;

●可對PAL B/G、NTSC M、SECAM制式進(jìn)行亮度和色度處理;

●可全程HUE控制;

●可自動進(jìn)行50/60Hz場頻檢測以及標(biāo)準(zhǔn)PAL和NTSC、強(qiáng)制SECAM之間的自動轉(zhuǎn)換;

●對所有制式可實現(xiàn)行、場同步檢測;

●對于PAL制式可用UV信號延遲線來校正色度信號的相差;

●YUV總線支持以下數(shù)據(jù)率:

―780fh=12.2727MHz,60Hz(NTSC);

―944fh=14.75MHz,50Hz(PAL/SECAM);

●數(shù)據(jù)輸出格式有YUV 4:1:1(8bit)和YUV 4:2:2(8bit)兩種;

●用戶可編程進(jìn)行亮度峰值孔徑修正;

●所有制式可用同一頻率電路晶振(26.8MHz);

●具有實時狀態(tài)信息輸出(RTCO);

圖2

●可對YUV總線進(jìn)行亮度、對比度、飽和度(BCS)控制;

●輸出引腳有一個用戶可編程通用轉(zhuǎn)換開關(guān);

●在片可進(jìn)行時鐘產(chǎn)生電路(CGC)和外部CGC(SAA7197)之間的轉(zhuǎn)換;

●具有上電控制功能;

●帶有可控制的I2C總線;

●與CCIR601標(biāo)準(zhǔn)兼容。

2 結(jié)構(gòu)原理及引腳功能

2.1 結(jié)構(gòu)原理

SAA7110的功能框圖如圖1所示。下面對方框圖中的主要部分進(jìn)行功能說明。

(1)模擬輸入處理

SAA7110有6路模擬信號輸入,2個模擬主通道有箝位電路、模擬放大器、抗混疊濾波器、視頻CMOS A/D轉(zhuǎn)換器組成。另一路模擬通道也含有箝位電路、模擬放大器、抗混疊濾波器,且能被加到或在A/D轉(zhuǎn)換前直接轉(zhuǎn)換到兩個主通道上。

(2)模擬控制電路

箝位控制電路控制著模擬輸入信號的正確箝位。高頻耦合電容器用于存儲和過濾箝位電壓。對于亮度或CVBS信號,通常的箝位標(biāo)準(zhǔn)是64,而色度信號則是128。增益控制電路通過總線產(chǎn)生3路模擬放大器的靜態(tài)增益標(biāo)準(zhǔn),也可以通過內(nèi)置的自動增益控制(AGC)電路控制其中的一路。AGC的作用是將CVBS或Y信號放大到所需的信號幅值,以使之與ADC輸入電壓范圍相同??够殳B濾波器要適合于時鐘頻率。垂直消隱控制電路用于產(chǎn)生總線可編程垂直消隱脈沖。在垂直消隱期間,增益和箝位控制無效。

(3)色度電路

8位色度信號經(jīng)過輸入接口后可通過色度帶通濾波器來減少直流分量,然后送到正交解調(diào)器的乘法輸入端。在來自局部振蕩器DTO1(離散時間振蕩器)的2個副載波信號中,副載波信號的相位偏移為90,頻率則由當(dāng)前所輸入視頻信號的色彩制式所決定。對于所有PAL和NTSC信號,乘法器可作為正交解調(diào)器來使用;而對于SECAM信號,乘法器則作為降頻混頻器來使用。兩個乘法輸出信號轉(zhuǎn)換為連續(xù)的UV?jǐn)?shù)據(jù)流后,可用于2個低通濾波器級,然后再加到增益可控放大器。最后的一個多路復(fù)用低通濾波器將與前級一起用來設(shè)置所需的帶寬。PAL和NTSC原始信號流入梳狀濾波器。SECAM原始信號則通過鐘形濾波器(中心頻率為0Hz)、相位解調(diào)器和微分器來饋送以獲得頻率解調(diào)的色差信號。將SECAM信號去加重后饋送到交叉轉(zhuǎn)換中,可產(chǎn)生連續(xù)傳輸?shù)纳钚盘枴_@些信號送到BCS(亮度、對比度、飽和度)處理后,它們將最終到達(dá)輸出格式級和輸出接口。圖2所示是色度電路的工作過程圖。

(4)亮度電路

8位亮度信號(數(shù)字CVBS格式或亮度格式(S-VHS、HI8))通過可變換的前置濾波器來饋送。高頻分量的增強(qiáng)可以彌補(bǔ)損耗。色度陷波器(fc=4.43 MHz或3.58MHz,中心頻率可選)可消除大多數(shù)色彩載波信號,因此,S-Video(S-VHS,HI8)信號必須正常通過。亮度信號的高頻分量能夠在兩個具有可選傳輸性質(zhì)的帶通濾波器中得到增強(qiáng)(通過I2C總線控制銳度增加)。并能在可選的核心電路中再一次增強(qiáng)信號,然后將該信號加入原始(未提升)信號中。增強(qiáng)的亮度信號通過可變延遲饋送到BCS控制和輸出接口。

(5)數(shù)字YUV總線

通過16bitYUV總線可從輸出接口將數(shù)字信息傳送到場存儲體、數(shù)字彩色空間轉(zhuǎn)換器(SAA7192 DCSC)或者視頻增強(qiáng)模數(shù)處理器(SAA7165 VEDA2)。這些輸出可由FEIN來控制。YUV?jǐn)?shù)據(jù)率與LLC2相等。輸出信號Y7~Y0是數(shù)字亮度信號的bit位。輸出信號UV7~UV0是多路復(fù)用色差信號(B~Y)和(R~Y)的bit位。格式表中的時間幀是傳輸一幅完整取樣所需的時間。通過HREF信號可控制該時間幀。通過將FEIN置低可獲取快速使能。該信號同時可用來控制數(shù)字YUV總線的快速切換。而FEIN引腳為高電平時,則會強(qiáng)制將Y和UV輸出變?yōu)楦咦钁B(tài)。

(6)同步處理

當(dāng)前置濾波后的亮度信號被送到同步級后。同步脈沖經(jīng)過切分將送到相位檢測器,在這里它們與細(xì)分的時鐘頻率相比較,并將其結(jié)果輸出到環(huán)路濾波器,來儲存所有的相差信息??烧{(diào)節(jié)的輸出信號HCL和HSY則由模擬前端的要求來產(chǎn)生。輸出信號HS、VS、PLIN被鎖至?xí)r間基準(zhǔn)標(biāo)記可確保其位于輸入信號和HREF信號之間,這是因為電路的更進(jìn)一步改進(jìn)可能會改變整個處理延遲,因而并不推薦將它用在對輸入信號的定時要求絕對準(zhǔn)確的場合。用環(huán)路濾波器驅(qū)動一個振蕩器可產(chǎn)生行頻率控制信號LFCO。

2.2 引腳功能

圖3所示是SAA7110的引腳排列圖。各主要引腳的功能如下:

SP:測試輸入腳,(轉(zhuǎn)換腳)正常操作時,該腳應(yīng)當(dāng)接地。

AP:測試輸入腳,(動作腳)正常操作時,該腳亦應(yīng)接地。

RTCO:實時控制輸出。該腳用于配合HPLL、FSC-PLL的遞增和PAL或SECAM序列信息。

圖4

SA:I2C總線從地址選擇輸入。在低電平時,若從地址為9CH,則寫入;從地址為9DH,則讀入。而在高電平時, 從地址為9DH時寫入,9FH時讀入。

SDA:I2C總線串行數(shù)據(jù)輸入/輸出。

SCL:I2C總線串行時鐘輸入。

VDD,VSS:分別為+5V電源和接地端。

AIXX:模擬輸入腳。

AOUT:模擬輸出腳。

LFCO:行頻控制輸出腳;該模擬時鐘信號可用于驅(qū)動外部CGC;其頻率是實際行頻(7.375/6.13636MHz)的倍數(shù)。

LLC:行鎖定時鐘輸入/輸出腳,當(dāng)CGCE為1,該腳為輸出;CGCE為0時,該腳為輸入)。

LLC2:行鎖定時鐘的2分頻輸入輸出;FLLC2=0.5fLLC。CGCE為1時,該腳為輸出;CGCE為0時該腳為高阻態(tài))。

CREF:參考時鐘輸入/輸出腳(CGCE=1時輸出;CGCE=0時輸入)。

RESET:復(fù)位信號,低電平有效。

CGCE:CGC使能輸入腳,CGCE為1時,在片CGC有效;CGCE為0時,使用外部CGC模式,可使用SAA7197。

HCL:水平箝位輸入/輸出脈沖,可通過I2C總線PULIO位來編程:PULIO為1時輸出;PULIO為0時輸入。該信號可用于給模擬輸入接口指示高電平箝位時間。通過對I2C 總線寄存器編程可控制高電平的開始和結(jié)束(只在輸出模式)。

HSY:水平同步輸入/輸出,可通過I2C總線的PULIO位來編程:PULIO為1時輸出;PULIO為0時輸入。該信號可送到模擬接口。通過對I2C總線寄存器進(jìn)行編程可控制高電平的開始和結(jié)束(只在輸出模式)。

HS:水平同步輸出。其正斜率位置可編程控制。

PLIN(HL):PAL不輸出標(biāo)識腳,解調(diào)PAL信號可發(fā)送換行信號 (PLIN=0)或非換行信號(PLIN=1),而在解調(diào)SECAM后,則可發(fā)DR行信號(PLIN=0)或DB行信號(PLIN=1)。通過使I2C總線的RTSE為0可選擇PLIN功能(H-PLL輸出鎖定;高電平表示內(nèi)部PLL已被鎖定);而通過使I2C總線的RTSE為1可選擇HL功能。

ODD(VL):奇偶場輸出標(biāo)識,高電平表示奇場。通過置I2C總線的RTSE為0可選擇ODD功能(垂直輸出鎖定;高電平表示內(nèi)部VNL(垂直噪聲限制器)處于鎖定狀態(tài));通過使I2C總線的RTSE為1可選VL功能。

VS:垂直同步輸入/輸出(可通過I2C總線的OEHV位來編程實現(xiàn):OEHV為1時輸出;OEHV為0時輸入)。該信號可用于表示與YUV輸出垂直同步。VNL時,其高電平周期接近6行。正斜率包括偏轉(zhuǎn)控制器(如TDA9150)的相位信息。在輸入模式,該信號用來同步垂直增益和箝位消隱,高電平有效。

HREF:水平參考輸出,該信號表示數(shù)字YUV總線上有數(shù)據(jù)。正斜率表示新的一行掃描線的開始。HREF的高電平是768個Y取樣點還是640個Y取樣點取決于場頻(50/60Hz)。此外,HREF還可用來同步數(shù)據(jù)多路復(fù)用器或分解器。在垂直消隱信號期間,HREF也存在。

Y7~Y0:8位亮度(Y)數(shù)字輸出。通過置I2C總線的SQPB為1可選數(shù)字YUV總線的一部分(數(shù)據(jù)率LLC/2),或者A/D2(3)輸出(數(shù)據(jù)率LLC/2)。

UV7~UV0:8位數(shù)字UV(色差)輸出,用于輸出CVBS信號或色度信號解調(diào)后UV分量的多路復(fù)用色差信號,格式和多路復(fù)用模式可通過I2C總線進(jìn)行選擇控制。通過置I2C總線的SQPB為1可選擇這些信號作為數(shù)字YUV總線的一部分(數(shù)據(jù)率LLC/2),或者A/D2(3)輸出(數(shù)據(jù)率LLC/2)。

FEIN(MUXC):快速輸入使能信號(低有效),可用來控制數(shù)字YUV總線的快速切換。輸入高電平可使片子的Y和UV輸出變?yōu)楦咦?。使用本功能需要將總線的MS24、MS34、MUYC置低(分別為多路復(fù)用分量輸入;快速切換鎖定Y/C信號和鎖定CVBS信號的模擬多路復(fù)用器的控制信號)。如果MS24、MS34、MUYC其中之一為高電平,則FEIN將自動置低(數(shù)字YUV總線有效)。

GPSW(VBLK):通用開關(guān)輸出,該信號可通過I2C總線的0DH的bit 1來編程實現(xiàn)。通過置I2C總線的VBLKA為0可選擇GPSW功能(垂直消隱測試輸出)。

XTAL0:晶振輸出(到26.8MHz晶振);使用TTL時鐘時可不用。

XTAL1:晶振輸入(26.8MHz晶振)或連接與TTL方波時鐘信號兼容的外部時鐘。

3 應(yīng)用

3.1 典型應(yīng)用

圖4是SAA7110的典型應(yīng)用連接電路。只要在該電路中SAA7110的輸入端輸入一個視頻信號,就可在輸出端得到不同格式的數(shù)字信號。該電路在視頻處理的模數(shù)轉(zhuǎn)換中具有重要應(yīng)用。

3.2 PCI總線高速視頻圖像采集卡

PCI總線是一種高性能局部總線,它支持32位/64位數(shù)據(jù)傳送和線性突發(fā)方式,傳輸速率可達(dá)133Mbps,同時支持即插即用,非常適合圖像采集卡的設(shè)計需要。此外,利用Philips公司生產(chǎn)的SAA7146桌面多媒體應(yīng)用芯片所提供的PCI總線端口,還可支持PC視頻應(yīng)用(參見有關(guān)資料)。圖5為基于PCI總線的高速視頻圖像采集系統(tǒng)的原理框圖。SAA7110、SAA7146是該圖像采集卡的主干部分,可通過PCI局部總線來實現(xiàn)與PC機(jī)的高速數(shù)據(jù)傳輸。這里,SAA7110主要完成對模擬視頻信號的采樣、量化和解碼處理。

本采集卡硬件設(shè)計中所用到的SAA7146的主要引腳有VS-A、VS-B、HS-A、HS-B、PXQ-A、PXQ-B、LLC-A、LLC-B、GPIO3∽0等。同時在PCB布線中,SAA7146應(yīng)盡可能接近PCI插口,以保證正常工作。軟件驅(qū)動程序設(shè)計中主要涉及的問題是:利用PCI BIOS來獲取采集卡的PCI配置參數(shù)、申請RPS物理空間和圖像物理空間、SAA7146和SAA7110初始化的寄存器賦值、寫SAA7146采集圖像RPS程序中斷服務(wù)程序、驅(qū)動程序與應(yīng)用程序的接口等。筆者已在WIN98下采用DDK開發(fā)驅(qū)動程序來采集圖像,實際使用證明:所采集到的圖像具有較高的分辨率,圖像十分清晰,可滿足實際需要。



關(guān)鍵詞: SAA7110 解碼器 視頻 數(shù)字

評論


相關(guān)推薦

技術(shù)專區(qū)

關(guān)閉