基于FPGA的TVP5150的视频解码模块

工业技术
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald
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随着社会的快速发展,视频图像处理对人们的生活产生了越来越大的影响,无论是在工业生产,军事装备方面,还是医疗器械,电子消费品方面,都发挥着极其重要的作用。

从设备的便携性角度考虑,人们需要的是体积更小、处理速度更快和处理能力更强的设备。

而TI公司生产的视频解码芯片T V P 5150,正是以它的小尺寸,低功耗和高性价比等优势,在视频解码方面脱颖而出,得到了广泛的应用。

该文就是通过F P GA配置I2C总线，从而达到配置TV P5150的工作状态，控制数据的读取与存储，完成模拟信号到数字信号的转换。

1 模块的硬件构成
F P
G A 通过I 2C 总线对T V P 5150进行配置,经过配置的T V P 5150对从摄像头输入的模拟视频信号进行解码,并把解码得到的I T U -R B T.656数据流发送到F P G A ,由F P G A 对数字信号进行处理,处理过后的信号传递给后级模块。

2 TVP5150的功能
T V P5150是TI公司开发的一款超低功耗,封装极小并且使用简单的视频解码器,它在具有亮度和色度分离技术的同时,还专门在弱信号的处理和非标信号处理方面都做了很大的改进,从而满足了中国市场的特殊需求。

T V P 5150在正常工作时的功耗仅为115 M W。

它的尺寸极小,只有小拇指间那么大,并具有极小尺寸的32引脚超薄四方扁平封装(T Q F P)。

在便携产品应用上占了很大的优势。

通过使用单一14.31818 M H z晶振就能够将N T S C ,P A L ,S E C A M 制式视频信号进行解码,输出数字数据。

在系统中,
T V P 5150经过F P G A的配置,将从前级得到的PA L制式的模拟视频信号转换为8bit的4∶2∶2的视频数据,并发送到F P GA的数据口。

3 I2C总线
I2C总线是一种两线式串行总线,可发送和接收数据，用于连接微控制器及其外围设备,由数据线S D A 和时钟线S C L 构成,具有双向传输、多主控接口标准，同时具有总线仲裁机制。

串行的8位双向数据传输位速率在标准模式下可达100 k bit/s。

在I2C总线上,主控件运用指令对各功能器件进行控制。

各种被控制器件均并联在这条总线上。

连接在总线上的每个器件都有一个地址可以作为识别，并且这个地址是唯一的，不会发生重复。

而且都每个器件都可以作为一个发送器或接收器，这是由这个器件的功能决定的。

I2C总线的可以有多个主控的特点，使得在同一时间有多于一个主机尝试控制主线。

如果真的由多于一个主机控制了主线，传输的数据肯定会遭到破坏，而I2C总线的仲裁机制很好的解决了这个问题，它可以控制在有多个主机同时尝试控制总线时，只允许其中一个控制总线并使传输不被破坏。

I 2C 起始和停止条件及数据传输有效性如图1所示,S C L 和S D A 两条信号线。

当S C L 线为高电平时，S D A 线由高电平转换到低电平，这个是数据传输的起始条件；当S CL线为高电平时，SDA 线由低电平转换到高电平，这个是数据传输的停止条件。

在传输数据的过程中，S D A 线必须在时钟的高电平周期保持稳定，S D A 的高或低电平状态只有在S C L 线的时钟信号是低电平时才能改变。

4 TVP5150的配置
T V P 5150是由F P G A 芯片通过I 2C 总线标准来配置完成的，它的数据线S D A 和时钟线S C L 与F P G A 芯片的I /O 接口相连。

因为T V P 5150的内部寄存器中的默认值有一部分不满足硬件的设计需求，所以需要对寄存器重新进行设置。

在F P G A 中使用Verilog语言构建I2C总线控制器，T V P 5150通过接收F P G A 的这些数据完成相关的寄存器的设置，从而使T V P 5150达到能进行视频解码的要求。

F P
G A 在配置T V P 5150的过程中只作为主机发送数据，而T V P 5150只作为从机接收数据。

配置过程又分为T V P 5150的读和TVP5150的写。

当F P G A 要读取当前T V P 5150的状态时，需通过I2C总线启动对TV P5150的寄存器的一个读操作。

读操作分两部分进行：首先由F P G A 向T V P 5150写入要读取的寄存器的地址，然后由F P G A 向T V P 5150发送读取寄存器数据的命令。

5 结语
该文介绍了基于F P G A 通过I 2C 总线发送地址和数据,达到配置视频解码芯片T V P 5150的目的,最终得到符合I T U -R B T。

656标准的数字信号。

I2C总线只有两条数据线的特点,使得在F P G A 中容易实现。

而T V P5150的快速和经济的特点,使得整个模块具有更高的性价比,在图像处理方面一定会得到广泛的应用。

参考文献
[1] 何立民．I2C总线应用系统设计[M].北
京：北京航空航天大学出版社，1995.[2] T V P 5150 U lt r a lo w -Po w e r N T S C/
PAL Vide o D e c o der.D ata Sheet.TI 2006.
[3] 蒋陈铭,史小军.基于T V P 5150的低
功耗视频解码模块[J ].电子工程师2008,34(4).
基于FPGA的TVP5150的视频解码模块
任帅1 陈铎2 吕昊博1
(1.长春理工大学 吉林长春 130022; 2.中国白城兵器试验中心 吉林白城 137001)
摘 要:视频解码模块的作用是将摄像头采集到的模拟信号转化为FPGA可以处理的符合ITU-R BT.656标准的数字信号,它是整个系统的前端,更是视频处理部分的重要保障.为了满足视频处理的需要,研究了一种以Altera公司生产的FPGA芯片EP2C5Q208为核心芯片,通过I2C总线控制视频解码芯片TVP5150实现信号的模数转换的视频解码模块.
关键词:视频解码 ITU-R BT.656标准 I2C总线 TVP5150中图分类号：TN911 文献标识码：A 文章编号：
1674-098X(2014)02(c)-0061-01
图1 I2C起始和停止条件及数据传输有效性图示
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