采用SAA7110和AL250集成芯片的TV

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：　
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。

　
此主题相关图片如下：　
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，我们先后输入机子的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。

　
周杰　刘旭　刘向东　。