采用SAA7110和AL250集成芯片TV/VGA转换电路

    摘要：介绍了一种要用SAA7110视频信号解码芯片和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总线单机编程控制方法。

    关键词：解码器 倍频器 SAA7110 AL250 I2C总线

基于CRT（阴极射线管）的电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，使得这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公司前端视频解码芯片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信号是一种隔行扫描信号，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CMOS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60Hz的场频；MHz的晶振即可用于处理各种不同标准输入信号；

·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（隔行扫描到逐行扫描转），适用于NTSC/PAL制和ITU-RBT 601（CCIR 601）制（模拟视频）信号或YUV422、RGB565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）、OSD（在屏显示）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，编辑在屏显示位图和校画龙点睛输出信号等；

·自动初始化功能，根据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、DVD插放机、液晶电视机等视频设备。

3 TV/VGA转换电路

TV/VGA转换电路包括SAA7110芯片、AL250芯片、单片机控制电路以及从属电路等。电路原理图如图1所示。

SAA7110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_41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。芯片在上电时可以根据STD0、STD1、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Philips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SAA7110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。