机载电视制导VGA/TV转换器的设计与实现

文章摘要： 机载显控器输出的VGA信号输入到系统前端，经过处理(整形等)输入AIT2138内。AIT2138根据输入VGA信号的刷新频率。对一帧VGA逐行扫描视频信号进行A／D采样，经过缓冲、箝位．缓存在外部的SDRAM中，经过奇偶场重组和场内的数据插值处理，然后经过D／A处理，在输出端转换为模拟视频信号。 系统的控制模块由AT89C51来实现．采用通用I／O模拟FC总线，完成AIT2138上电初始化和内部寄存器设定。2．3 系统硬件设计中需要特别注意的事项2．3．1 视频前端处理 VGA信号输入可通过Arl"2138的3个8 bitA/D转换器来对R、G、B信号的每一个通道

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    机载显控器输出的VGA信号输入到系统前端，经过处理(整形等)输入AIT2138内。AIT2138根据输入VGA信号的刷新频率。对一帧VGA逐行扫描视频信号进行A／D采样，经过缓冲、箝位．缓存在外部的SDRAM中，经过奇偶场重组和场内的数据插值处理，然后经过D／A处理，在输出端转换为模拟视频信号。

    系统的控制模块由AT89C51来实现．采用通用I／O模拟FC总线，完成AIT2138上电初始化和内部寄存器设定。

2．3 系统硬件设计中需要特别注意的事项
2．3．1 视频前端处理
    VGA信号输入可通过Arl"2138的3个8 bitA/D转换器来对R、G、B信号的每一个通道按照48MHz的采样率进行MD转换。HSYNC和VSYNC由施密特触发器缓冲。A／D转换器的转换参考电压可以自己设定。设计的RGB信号电平范围是OV~O．85 V，给定的外部参考电压为VK，该电压不能低于RGB信号电平的最大值。数字视频处理是利用YUV色彩分量来进行的，因此利用AIT2138中的RGB—YUV矩阵将输入的RGB信号转换为4：2：2格式的YUV分量信号。其中，YUV每个分量输出长度为8 bit，总的输出信号在数据总线上以24 bit工作。在实验中发现：AIT2138内部的5线抗闪烁有限脉冲响应数字滤波器可有效降低输出PAL制式电视信号的闪烁。

2．3．2 设定工作模式
    AIT2138有主、从二种模式。本设计中选用了主模式，在这种模式下，该电路可产生所有的时钟和同步信号，并且能给外部的存储设备提供水平同步和垂直同步以及内部像素时钟。电路外部的多路同步输入、FIFO和存储器都将严格遵循AIT2138提供的同步信号和时钟。

2．3．3 数字视频编码
    AIT2138的核心是处理器部分。主要用于从外部存储设备中读入4：2：2格式的YUV数字视频数据．然后进行编码处理。由于输入的信号分亮度和色度两种信号分量，色度信号通过复合数字副载波调制．所以可将亮度和色度信号分别插值为像素速率的2倍．并通过2个10 bit D／A转换器转换为模拟合成视频信号，再通过第三个通道的10 bit转换器输出，必须注意调整AIT2138格式控制脚，选择不同的时钟参数．将视频转换器的输出设置为机载多功能显示器兼容的PAL制式标准电视信号输出。

3 系统软件设计
3．1 I2C协议实现
    I2C总线是一种简单、双向二线制同步串行总线．它具备多主机系统所需的包括总线裁决和高低速设备同步功能的高性能串行总线。I2C总线上的器件之间通过串行数据线SDA和串行时钟线SCL相连接．传送信息。

    本系统中用AT89C51的P4口的I／0引脚1和2分别模拟12C总线的SCL和SDA引脚。AT89C51作为主控器在总线上发送命令．AIT2138作为接收器接收总线上的命令。作为总线裁决的重要信息．发送命令中必须包括AIT2138的地址信息，其地址为88H。AIT2138的F2C读流程如图3所示。

    AIT2138的写流程相对简单．不需要在写入器件地址后进行读写转换．也就是上面时序中强制加入的第二个Start Condition(启动条件)。需要注意的是在I2C总线上每传输一位数据都有一个时钟脉冲相对应。这里的时钟脉冲不像一般的时钟必须是周期性的，它的时钟间隔可以不同。总线备用时(即“非忙”状态)，SDA和SCL必须保持高电平，关闭I2C总线时才使SCL箝位在低电平。只有当总线处于“非忙”状态时，数据传输才能被初始化。在数据传输期间．只要时钟线为高电平，数据线都必须保持稳定．只有在时钟线为低电平时才允许数据线上的电平改变。在时钟线保持高电平期间，数据线上的下降沿为启动信号，上升沿为停止信号，启动和停止信号都由主机产生。AIT2138容易监测这些信号。

3．2 系统软件流程
    软件设计是该系统设计中的一个难点，在系统第一版设计中．采用了AIT2138自动检测输入端的VGA视频信号对行、场同步频率进行设定，同步内部视频A／D转换和外部视频缓存内部的分场、视频转换过程。在使用过程中，发现机载多功能显示器上图像抖动．而且显示图像位置相对多功能显示器的视场有一定偏移，严重影响了视频效果。

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