采用SAA7110和AL250集成芯片的TV/VGA转换电路

采用SAA7110和AL250集成芯片的TV/VGA转换电路

发布时间：2010-4-19 16:16:38 发布人：cswok

　采用SAA7110和AL250集成芯片的TV/VGA转换电路

介绍一种采用SAA7110视频信号解码芯片和和AL250视频扫描同步信号倍频芯片设计的电视信号到计算机VGA信号的转换电路，并给出了硬件电路设计方法和I2C总线单片机编程控制方法。
基于CRT(阴极射线管)的电视机和计算机监视器具有相同的基本工作原理和相似的外形，但电视信号(Tv)与计算机监视器的VGA信号之间存在很大差别，使得两种显示设备无法通用。Averlogic公司视频处理芯片AL250具有视频信号倍频作用，可与Philips公司的前瑞视频解码芯片

SAA7110配合组成TV／VGA转换电路，其输出信号可以直接输入到计算机显示器。

1、TV信号和VGA信号
TV信号是一种随行扫描信号，把一帧图像分为两场来显示，第一场显示奇数行，第二场显示偶数行，因而每秒钟显示的帧数为逐行扫描时的一半，行频也减为原来的一半。而VGA信号为满足高分辨率的要求，采取逐行显示的方式，场频与帧频相等，因此当每帧图像的行数相同时，VGA信号的行频是TV信号行频的两倍。同时，TV信号将亮度、色彩、扫描同步等信号复合为一路信号，而VGA信号是分离的R、G、B信号和行频、场频扫描同步信号，因而TV信号必须通过解码和倍频两步处理，才能转变为VGA信号。

2、芯片介绍
TV／VGA转换电路包括两块主要IC：PHILIPS公司的SAA7110芯片和AVERLOGIC公司的AL250芯片。
SAA7110是应用于桌面视频设备的单片视频信号前端处理芯片，采用CM0S工艺设计，用于模拟视频信号前段和数字视频信号的解码。它基于行锁定的时钟解码原理，具有以下性能：

——六个模拟信号输入端(6×CVBS或3×Y/C)，可以输入NTSC/PAL制视频信号；

——三个模拟信号处理通道和三个模拟滤波器；

——两个8位模／数转换器(ADC)；

——输出8位数字格式的YUV(4：2：2和4：1：1)信号；

——内建YUV总线的亮度、对比度、饱和度的控制器／调节器；

——自动探测50Hz或则60Hz的场频；

——内置时钟信号产生电路(CGC)，外接26.8MHz的晶振即可用于处理各种不同标准输入信号；

——I2C总线控制接口，通过外界软件编程可以控制其工作方式，如选择输入信号通道，调节主要信号处理通道的增益、亮度、对比度及饱和度等。
该芯片可应用于各种桌面视频设备、多媒体设备、数字电视、图像处理设备，也可用于可视电话、视频图像采集卡等。

AL250是视频扫描同步信号倍频器(随行扫描到逐行扫描转换)，适用于NTSC／PAL制和ITU—RBT 601(CCIR 601)制(模拟视频)信号或YUV422、

RCB565制(数字视频)信号，与前级解码芯片配合使用，可以实现TV信号到VGA信号的转变。其性能如下：

——将隔行TV信号(NTSC/PAL制)转换为逐行VGA格式的R、G、B信号；

——自动检测NTSC/PAL制的输入信号；

——输出VGA信号分辨率为640×480（NTSC制）或768×576(PAL制)；

——高集成度设计，内建DAC(数／模转换器)、SRAM(静态存储器)、0SD和LUT(查找表，提供GAMMA校正等功能)；

——I2C总线控制接口，通过编程可以控制芯片工作方式，编辑位图和校正输出信号等；

——自动初始化功能，按硬件电路状态完成初始化，无需编程控制；

——使用5V或3.3V电源，降低了功耗。

该芯片可应用于各种计算机电视卡、逐行扫描电视机、视频游戏机、播放机、液晶电视机等视频设备。

3、 TV／VGA转换电路

此主题相关图片如下

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TV／VCA转换电路包括SAA7110芯片、AL250芯片、单片机控制电路以及附加电路等。电路原理图如图1所示。

SA7110是前端解码器，有六个信号输入引脚，可组成8种输入端和信号处理通道不同的输入模式。在本电路设计上，选择 AI_21引脚为CVBS信号输入端，AI_32、AI_4l引脚分别为亮度、颜色分离的S-VIDEO信号的Y、C输入端。信号经过内部模数转换器的处理，以8位数据的格式输出亮度信号和色差信号，并输出行、场同步信号。芯片外接26.8MHz的石英晶体振荡器，振荡频率的准确性和稳定性直接影响输出信号。例如使用26.6MHz的晶振时，彩色图像的色彩信息几乎全部丢失，画面近于黑白。SAA7110本身不能进行初始化，需要主控器通过I2C总线(SDA、SCL引脚)写入初始化数据。
AL250是起倍频作用的后端处理芯片，输入经解码处理的数字视频信号和行、场同步信号，输出VGA格式的R、G、B模拟信号和行频、场频信号。

芯片在上电时可以按STD0、STDl、INTYPE、SQUARE、TESTIN、OVLCTRL等引脚的电平状态(高／低)自动进行初始化，也可以由单片机通过I2C总线进行软件初始化，并实现OSD、LUT等功能。

SAA7110和AL250都具有I2C总线接口，包括两根信号线：SDA引脚(数据线)和SCL引脚(时钟线)。I2C总线是由PHILIIPS公司设计的两线式串行交互通讯方式总线，通讯系统包括主控机和从属机，数据传送由主控机控制完成。本电路中SA7110和AL250都是从属机，主控机采用ATMEL89C51单片机，通过软件设计模拟I2C总线功能。电路部分连线如图2所示。

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SAA7110和AL250都使用5V电源，总工作电流约为600mA，采用一块LM7805集成稳压电源即可满足整个电路的供电要求。SAA7110和AL250内部都包括模拟电路和数字电路，为减小两种电路间的相互干扰，模拟电路和数字电路的电源应相互隔离。

4、软件设计

I2C总线写／读命令格式如下：

写信号：＜S＞＜Write Slave Address＞＜A＞＜RegisterIndex＞＜A＞＜Data＞＜A＞＜P＞

读信号：＜S＞＜Write Slave Address＞＜A＞Register Index＞＜A＞＜S＞＜Read Slave Address＞＜A＞＜Data＞＜NA＞＜P＞

其中，＜S＞为起始信号;＜Write Slave Address＞为写命令的从属器地址，SAA7110为9CH，AL250为58H;＜Write Slave Address＞为读命令的从属器地址，SA7110为9DH，AL250为59H；＜A＞为从属器产生的确认标志；＜Register Index＞为芯片内部寄存器的地址，SA7110和AL250分别有47和42个8位数据寄存器，用于控制芯片的工作；＜Data＞为要写入或读出寄存器的数据；＜P＞为停止信号。

AL250具有自动初始化功能，同时也可以通过将GENERAL寄存器(地址为03H)的第四位置I来隔蔽硬件设置引脚，并按寄存器BOARDCONFIG(地址为O2H)中的内容初始化芯片，寄存器值为10H表示输示为NTSC制。11H表示为PAL制。当值为12H时，芯片自动检测输入信号的格式。向寄存器10H中写入数据43H或83H可以激活AL250的OSD功能，并可通过11H、13H等寄存器完成位图编辑。而在10H中写入1CH、1DH、1EH则分别打开红、绿、蓝LUT，实现图像的GAMMA校正。

最简单的初始化程序只需向SA7110中的寄存器写入初始化数据(寄存器地址为00H-19H、20H-32H)。通过设置寄存器20H、21H、22H和2CH的内容选择信号输入模式。输入CVBS信号时，寄存器的值分别为D9H、16H、40H、03H，而输入S-VIDEO信号时，这些值变为3CH、21H、C1H和23H。改变其它寄存器的内容，还可以调节输出信号的亮度、对比度、增益及输出信号的相位关系。如寄存器01H-05H、14H-18H分别用于控制50Hz/60Hz场频时行频信号的上、下沿位置，06H和07H用于控制信号的亮度和色度。
89C51单片机本身没有I2C总线，必须按I2c通信数据的格式通过软件设计模拟这一功能。电路上选择P1.6和P1.7I／O口作为SCL线和SDA线。程序采用C51单片机语言编写，流程图如图3所示。
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在电路测试时，湖南阳光电子技术学校先后输入机子的CVBS和S-VIDEO信号，并在显示器上观察输出信号，都获得了清晰稳定的彩色图像。该电路原理简单，使用方便，采用单片机作为控制器，输出信号可直接在显示器上显示，无需主机的支持，并且由于将隔行信号转换为逐行信号，提高了画面的分辨率。本电路可应用于各种TV/VGA转换盒；也可集成在VCD、DVD播放器或CCD摄像机中，增加VGA输出功能；还可集成在显示器内部，增加视频播放功能。

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