基于VXl937的VGA／TV轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
作者：郭 平 李要鋒
隨著多媒體視頻技術(shù)的發(fā)展，教育、商務(wù)演示、游戲娛樂(lè)、視頻監(jiān)控、機(jī)載視頻顯示等領(lǐng)域均要求將PC輸出的VGA視頻信號(hào)轉(zhuǎn)化成適合普通電視標(biāo)準(zhǔn)的電視信號(hào)。目前，VGA視頻大多采用逐行掃描技術(shù)，而模擬電視信號(hào)則采用隔行掃描技術(shù)，且各自的行頻和場(chǎng)頻不同。因此，設(shè)計(jì)專門的VGA／TV視頻轉(zhuǎn)換器顯得非常必要和迫切。VGA／TV視頻轉(zhuǎn)換器的基本原理是通過(guò)幀存儲(chǔ)器用一種制式的時(shí)序?qū)憥�，而用另一種制式的時(shí)序讀幀存，并用增減行場(chǎng)的方法調(diào)整掃描頻率，直至形成標(biāo)準(zhǔn)的電視信號(hào)格式。
我國(guó)許多飛機(jī)使用類似彩色電視的PAL制顯示器。在顯示圖形分辨率要求不苛刻的情況下，完全可以利用這些現(xiàn)有設(shè)備作為機(jī)載計(jì)算機(jī)的顯示終端。但一般計(jì)算機(jī)的顯示接口并不直接支持PAL制式，需要在VGA接口和PAL制式之間進(jìn)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換。為實(shí)現(xiàn)顯示控制器VGA信號(hào)到模擬TV視頻信號(hào)的轉(zhuǎn)換，兼容多功能顯示器的模擬視頻的顯示方式，筆者設(shè)計(jì)了一種基于VXl937的VGA／TV視頻轉(zhuǎn)換器。該視頻轉(zhuǎn)換器將通用VGA信號(hào)轉(zhuǎn)換為廣播質(zhì)量級(jí)的PAL制視頻信號(hào)，無(wú)需軟件支持，運(yùn)行可靠，操作簡(jiǎn)單，通過(guò)按鍵就可以調(diào)整色度、對(duì)比度等。
1 VXl937簡(jiǎn)介
圖1為VXl937內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖，圖中所示為采用VXl937視頻轉(zhuǎn)換器處理標(biāo)準(zhǔn)VGA的模擬R、G、B信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成NTSC或PAL制式的視頻信號(hào)。VXl937能夠?qū)?40×480(85 Hz)、800×600(75 Hz)、1 024×768(60 Hz)的真彩色逐行圖像轉(zhuǎn)換成NTSC或PAL制式的視頻信號(hào)。所有視頻信號(hào)均以數(shù)字方式處理。其內(nèi)部集成了4個(gè)10位D／A轉(zhuǎn)換器。VXl937的4個(gè)輸出引腳組合能同時(shí)輸出復(fù)合視頻和S-vide0(亮度與色度分離)信號(hào)，可通過(guò)硬件開(kāi)關(guān)選擇輸出復(fù)合視頻、S-video(亮度與色度分離)、RGB或YUV共4種制式。VXl937有內(nèi)建的OSD(0n Screen Display)功能，由硬件直接控制，銳度、亮度、對(duì)比度、飽和度、色度可由按鍵調(diào)節(jié)。
2 轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)與工作原理
VGA／TV視頻轉(zhuǎn)換器主要由電源電路、視頻轉(zhuǎn)換電路和視頻轉(zhuǎn)換控制電路組成，其硬件系統(tǒng)框圖如圖2所示。機(jī)載顯示器輸出的VGA信號(hào)輸入到VXl937內(nèi)。VXl937根據(jù)輸入VGA信號(hào)的刷新頻率對(duì)一幀VGA逐行掃描視頻信號(hào)進(jìn)行A／D采樣，并經(jīng)過(guò)緩沖、箝位，緩存在外部的SDRAM中經(jīng)奇偶場(chǎng)重組和場(chǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)插值處理后，在輸出端經(jīng)D／A轉(zhuǎn)換為模擬視頻信號(hào)。
2．1 視頻前端處理
VGA信號(hào)輸入可通過(guò)3個(gè)8 bit A／D轉(zhuǎn)換器對(duì)R、G、B信號(hào)的每一個(gè)通道以27 MHz的采樣率進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換。HSYNC和VSYNC由施密特觸發(fā)器緩沖。A／D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換參考電壓可以自己設(shè)定。所設(shè)計(jì)的RGB信號(hào)電平范圍是0～0．85 V，給定的外部參考電壓VK不能低于RGB信號(hào)電平的最大值。數(shù)字視頻處理是利用YUV色彩分量來(lái)進(jìn)行的，因此，利用VXl937中的RGB-YUV矩陣將輸入的RGB信號(hào)轉(zhuǎn)換為4：2：2格式的YUV分量信號(hào)。其中，YUV每個(gè)分量輸出長(zhǎng)度為8 bit。
2．2 數(shù)字視頻編碼
VXl937的核心是編碼器部分，主要用于從外部存儲(chǔ)設(shè)備中讀入4：2：2格式的YUV數(shù)字視頻數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行編碼處理。由于輸入的信號(hào)分為亮度和色度2種信號(hào)分量，色度信號(hào)通過(guò)復(fù)合數(shù)字副載波調(diào)制，所以可將亮度和色度信號(hào)分別插值為像素速率的2倍，并通過(guò)2個(gè)10 bit D／A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬合成視頻信號(hào)，再通過(guò)第3個(gè)通道的10 bit轉(zhuǎn)換器輸出，必須注意調(diào)整VXl937格式控制腳，選擇不同的時(shí)鐘參數(shù)，將視頻轉(zhuǎn)換器的輸出設(shè)置為機(jī)載多功能顯示器兼容的PAL制式
