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[導讀]為了將PC機輸出的VGA視頻信號轉換成適合普通電視標準的電視信號,設計了一款基于VXl937數(shù)字視頻處理器的VGA,Ⅳ轉換器。該系統(tǒng)根據(jù)VGA信號的刷新頻率對一幀VGA逐行掃描視頻信號進行A/D采樣,并經過緩沖、箝位,緩存在外部SDRAM中,經奇偶場重組和場內的數(shù)據(jù)插值處理后,在輸出端經過D/A轉換器轉換為模擬視頻信號。與傳統(tǒng)的轉換器相比,該系統(tǒng)支持多種分辨率,具有內建0SD功能。該系統(tǒng)具有無需軟件支持、運行可靠、操作簡單等特點。在飛機座艙VGA/TV轉換器的設計實驗中獲得了質量較好的PAL制式標準電視視頻信號。實驗證明,該系統(tǒng)最高可將1 024×768(60 Hz)的真彩色逐行圖像轉換成NTSC或者PAL制式的視頻信號,具有較高的應用價值。

隨著多媒體視頻技術的發(fā)展,教育、商務演示、游戲娛樂、視頻監(jiān)控、機載視頻顯示等領域均要求將PC輸出的VGA視頻信號轉化成適合普通電視標準的電視信號。目前,VGA視頻大多采用逐行掃描技術,而模擬電視信號則采用隔行掃描技術,且各自的行頻和場頻不同。因此,設計專門的VGA/TV視頻轉換器顯得非常必要和迫切。VGA/TV視頻轉換器的基本原理是通過幀存儲器用一種制式的時序寫幀存,而用另一種制式的時序讀幀存,并用增減行場的方法調整掃描頻率,直至形成標準的電視信號格式。
    我國許多飛機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)有設備作為機載計算機的顯示終端。但一般計算機的顯示接口并不直接支持PAL制式,需要在VGA接口和PAL制式之間進行適當?shù)霓D換。為實現(xiàn)顯示控制器VGA信號到模擬TV視頻信號的轉換,兼容多功能顯示器的模擬視頻的顯示方式,筆者設計了一種基于VXl937的VGA/TV視頻轉換器。該視頻轉換器將通用VGA信號轉換為廣播質量級的PAL制視頻信號,無需軟件支持,運行可靠,操作簡單,通過按鍵就可以調整色度、對比度等。

1 VXl937簡介
    圖1為VXl937內部結構框圖,圖中所示為采用VXl937視頻轉換器處理標準VGA的模擬R、G、B信號,并將其轉換成NTSC或PAL制式的視頻信號。VXl937能夠將640×480(85 Hz)、800×600(75 Hz)、1 024×768(60 Hz)的真彩色逐行圖像轉換成NTSC或PAL制式的視頻信號。所有視頻信號均以數(shù)字方式處理。其內部集成了4個10位D/A轉換器。VXl937的4個輸出引腳組合能同時輸出復合視頻和S-vide0(亮度與色度分離)信號,可通過硬件開關選擇輸出復合視頻、S-video(亮度與色度分離)、RGB或YUV共4種制式。VXl937有內建的OSD(0n Screen Display)功能,由硬件直接控制,銳度、亮度、對比度、飽和度、色度可由按鍵調節(jié)。



2 轉換器設計與工作原理
   
VGA/TV視頻轉換器主要由電源電路、視頻轉換電路和視頻轉換控制電路組成,其硬件系統(tǒng)框圖如圖2所示。機載顯示器輸出的VGA信號輸入到VXl937內。VXl937根據(jù)輸入VGA信號的刷新頻率對一幀VGA逐行掃描視頻信號進行A/D采樣,并經過緩沖、箝位,緩存在外部的SDRAM中經奇偶場重組和場內的數(shù)據(jù)插值處理后,在輸出端經D/A轉換為模擬視頻信號。

   
2.1 視頻前端處理
    VGA信號輸入可通過3個8 bit A/D轉換器對R、G、B信號的每一個通道以27 MHz的采樣率進行A/D轉換。HSYNC和VSYNC由施密特觸發(fā)器緩沖。A/D轉換器的轉換參考電壓可以自己設定。所設計的RGB信號電平范圍是0~0.85 V,給定的外部參考電壓VK不能低于RGB信號電平的最大值。數(shù)字視頻處理是利用YUV色彩分量來進行的,因此,利用VXl937中的RGB-YUV矩陣將輸入的RGB信號轉換為4:2:2格式的YUV分量信號。其中,YUV每個分量輸出長度為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設備中讀入4:2:2格式的YUV數(shù)字視頻數(shù)據(jù),然后進行編碼處理。由于輸入的信號分為亮度和色度2種信號分量,色度信號通過復合數(shù)字副載波調制,所以可將亮度和色度信號分別插值為像素速率的2倍,并通過2個10 bit D/A轉換器轉換為模擬合成視頻信號,再通過第3個通道的10 bit轉換器輸出,必須注意調整VXl937格式控制腳,選擇不同的時鐘參數(shù),將視頻轉換器的輸出設置為機載多功能顯示器兼容的PAL制式標準電視信號輸出。
2.3 硬件控制部分
    VXl937上電后會有一個缺省的顯示模式。當按下OSD菜單按鍵時,就會出現(xiàn)如圖3所示的畫面。這表示OSD硬件控制功能已使能,用紅色字體表示那一項被選中(圖3中第2項)??梢酝ㄟ^按鍵進行水平和垂直偏移、亮度、對比度、色彩度、飽和度、銳度等功能的調節(jié)。其他功能如畫面凍結、畫面放大、畫面縮小、TV模式、輸出模式和省電模式可通過特定的管腳控制。



3 系統(tǒng)PCB設計
    在設計過程中,考慮到設備對外部的適應性,主要采取以下措施:1)機殼采用金屬鋁件,機殼的金屬部分良好接地,具有防止電磁干擾的作用。2)為了保證各組件地線的接線端之間能長期、可靠連接,采用鍍錫的銅接線片,同時,將接線片用螺釘固定在機座上,保證長期接地良好,并對整個組件進行防潮處理。3)按鍵面板通過銅質導線與機殼良好接觸,防止外界電磁波干擾設備的正常工作。4)在電源輸出端并接高、低頻濾波電容器,避免電源高、低頻噪聲對元器件的影響。在PCB設計中還需要注意:數(shù)字地與模擬地分離,應采用EMI濾波裝置以減少VDDA的電源噪聲;LPF到VXl937的整體電路引腳長度應小于0.5英寸;VDDA和VSSA端應接O.1 μF的旁路電容以減少噪音。

4 結束語
    該VGATV轉換器用于對采用逐行掃描方式微機輸出的視頻信號進行轉換,可以得到廣播電視級的PAL制式電視視頻信號。實驗中獲得了效果很好的PAL制式標準電視視頻信號,具有較高的應用價值。

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