一款實用智能高清電視視頻轉(zhuǎn)換器的設(shè)計

本系統(tǒng)功能主要由3個主芯片來實現(xiàn)，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(zhuǎn)換為27 MB的BT．656數(shù)字視頻信號。TW9910的外圍模塊工作電壓是3．3 V，內(nèi)核1．8 V核心電壓，功耗大約0．3 W。TV5725則將來源于TW9910的BT．656數(shù)字視頻信號轉(zhuǎn)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。通過配置TV5725內(nèi)部各模式寄存器的不同參數(shù)，實現(xiàn)多種不同格式分辨率的VGA輸出。ATmega128L單片機系統(tǒng)通過I2C總線接口來對TW9910和TV5725的內(nèi)部寄存器進行讀／寫操作訪問。I2C總線接口的訪問速度設(shè)置為240kb／s，以實現(xiàn)兩個芯片內(nèi)部寄存器數(shù)據(jù)的穩(wěn)定訪問。
普通的復合視頻信號通過外部連接頭經(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TW9910內(nèi)部處理后，變成27 MHz的標準BT．656數(shù)字視頻信號輸出。為保證數(shù)字信號的信號質(zhì)量，輸出的數(shù)字視頻信號還需外接匹配電阻。
TW9910輸出的27 MHz標準BT．656數(shù)字視頻信號再輸入到TV5725芯片的BT．656硬件接口上。BT．656數(shù)字視頻信號經(jīng)過TV5725內(nèi)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設(shè)置內(nèi)部寄存器的不同參數(shù)來實現(xiàn)的。另外，為了能緩存數(shù)字視頻信號，同時方便系統(tǒng)提供OSD功能、多畫面功能等，TV5725還外接一個8MB的通用SDRAM芯片(HY57V643220)。
音頻接口轉(zhuǎn)換電路只是實現(xiàn)簡單物理接口的轉(zhuǎn)換。它將機頂盒送來的兩路RCA接口(蓮花頭)音頻信號分別轉(zhuǎn)接到電腦音箱的3．5 mm的左／右聲道上。
電源模塊提供整個系統(tǒng)的工作電源。整個系統(tǒng)通過外接5 V／2 A的直流電源模塊來供電。內(nèi)部通過兩個DC～DC轉(zhuǎn)換芯片把5 V直流電轉(zhuǎn)換為3．3 V和1．8 V。這兩個DC—DC轉(zhuǎn)換芯片型號為AIC1084-3．3和AIC1084-1．8。
復位模塊提供整個系統(tǒng)穩(wěn)定的全局復位信號。整個系統(tǒng)的全局復位信號由專用復位芯片(SP706)來實現(xiàn)，以保證能輸出穩(wěn)定的200 ms的低電壓復位信號。
2．3 系統(tǒng)總線
本系統(tǒng)主要包括兩條總線：一條是I2C控制總線，主要是提供ATmega128L、TW9910及TV5725之間的通信連接，實現(xiàn)ATmega128L對TW9910和TV5725的工作模式設(shè)置和工作狀態(tài)的讀取，這條總線是控制總線。另外一條是BT．656數(shù)字視頻接口總線，用于連接TW9910和TV5725之間的數(shù)字視頻信號，這條總線是業(yè)務總線接口。
2．3．1 I2C控制總線
本系統(tǒng)利用I2C總線作為系統(tǒng)內(nèi)部的控制總線。單片機ATmega128L通過I2C總線，對TW9910和TV5725的工作模式寄存器寫入不同的值，實現(xiàn)對TW9910和TV5725不同工作模式的設(shè)置。ATmega128L還通過I2C總線讀出TW9910和TV5725內(nèi)部的工作狀態(tài)寄存器的值，從而獲取這兩個轉(zhuǎn)換芯片的內(nèi)部工作狀態(tài)信息。
2．3．2 BT．656數(shù)字視頻接口總線
為了便于國際間的節(jié)目交換，以及消除數(shù)字設(shè)備之間的制式差別，實現(xiàn)625行電視系統(tǒng)與525行電視系統(tǒng)相互兼容，向著數(shù)字電視廣播系統(tǒng)參數(shù)統(tǒng)一化、標準化邁進，在1982年2月國際無線電咨詢委員會(CCIR)第15次全會上，通過了601號建議，確定以分量編碼為基礎(chǔ)，即以亮度分量Y和兩個色差分量R—Y、B—Y為基礎(chǔ)進行編碼，作為電視演播室數(shù)字編碼的國際標準，601號建議單獨規(guī)定了電視演播室的編碼標準。
BT．656只是數(shù)據(jù)傳輸接口而已，可以說是作為BT．601標準的一個傳輸方式。簡單地說，ITU—R BT．601是“演播室數(shù)字電視編碼參數(shù)”標準，而ITU-R BT．656則是ITU—R BT．601附件A中的數(shù)字接口標準，主要用于數(shù)字視頻設(shè)備(包括芯片)之間采用27 Mb／s并口或243Mb ／s串行接口的數(shù)字傳輸接口標準。
BT．656接口定義了一個并行和串行的接口，用于在數(shù)字視頻設(shè)備間傳輸4：2：2的YCbCr數(shù)字視頻數(shù)據(jù)流。BT．656接口在硬件上面只包括一個8／10位的YCbCr數(shù)據(jù)信號和一個時鐘信號。傳統(tǒng)的視頻信號中的同步信號HSYNC、VSYNC、BLANK信號都是通過在數(shù)據(jù)線上按照一定的硬件傳輸協(xié)議進行區(qū)分。
在本系統(tǒng)中，數(shù)字視頻處理芯片TV5725和TW9910之間就是通過BT．656硬件接口進行連接的。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計
本系統(tǒng)的軟件主要是完成對TW9910和TV5725兩個芯片內(nèi)部工作模式的設(shè)置和芯片內(nèi)部工作狀態(tài)的讀取。具體實現(xiàn)上是由ATmega128L單片機通過I2C總線對TW9910和TV5725兩個芯片內(nèi)部的相關(guān)寄存器進行讀／寫操作來完成。系統(tǒng)軟件流程圖如圖3所示。

首先對AVR單片機進行初始化，主要包括I／O引腳端口功能設(shè)置、時鐘頻率的設(shè)置等。接著對AVR單片機內(nèi)部的I2C總線控制器進行設(shè)置，主要是工作模式和訪問速度的設(shè)置。然后，再將TW9910的寄存器設(shè)置參數(shù)通過AVR單片機經(jīng)I2C總線寫入到TW9910內(nèi)部相應的寄存器具體地址中。如果寫入成功，則程序繼續(xù)進行TV5725的初始化；如果不成功，則跳轉(zhuǎn)到程序異常指示燈閃爍部分執(zhí)行。
TV5725工作模式設(shè)置部分也是通過AVR單片機完成(包括通過面板選擇按鍵設(shè)置顯示器分辨率參數(shù))，通過I2C總線寫入到TV5725內(nèi)部相應的寄存器具體地址中。如果寫入成功，則繼續(xù)執(zhí)行正常指示燈閃爍部分程序；如果不成功，則跳轉(zhuǎn)到程序異常指示燈閃爍部分執(zhí)行。用戶根據(jù)指示燈的閃爍情況來判斷系統(tǒng)軟件執(zhí)行是否正常。

結(jié)語
本文描述了一種智能高清電視視頻轉(zhuǎn)換器的具體實現(xiàn)原理和方法。通過此方法實現(xiàn)的視頻轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可以方便地將復合視頻信號轉(zhuǎn)換成多種不同分辨率的VGA信號，實現(xiàn)通過普通電腦顯示器收看液晶電視節(jié)目的功能。相對于傳統(tǒng)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(shè)備也可以應用于安防監(jiān)控領(lǐng)域，降低安防監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)成本。根據(jù)本方案設(shè)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。