摘要：為確保視頻傳輸過(guò)程中傳輸數(shù)據(jù)的正確性，設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單的視頻信號(hào)傳輸系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，對(duì)視頻解碼芯片的配置很關(guān)鍵。與其它普通視頻解碼芯片相比，SAA7115解碼芯片內(nèi)有自適應(yīng)的NTSC／PAL／SECAM制式的梳狀濾波器，具有高性能圖像縮放及I2C總線(xiàn)Read back技術(shù)、適用范圍廣，因此視頻解碼芯片選用SAA7115。并對(duì)SAA7115視頻解碼芯片中的一些關(guān)鍵寄存器進(jìn)行了特殊配置，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行了實(shí)時(shí)顯示。結(jié)果表明，在該配置下保證了解碼數(shù)據(jù)的正確性，并實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)傳輸。
關(guān)鍵詞：視頻傳輸；SAA7115；寄存器配置；實(shí)時(shí)傳輸

    SAA7115是飛利浦半導(dǎo)體公司推出的9位視頻解碼芯片?？商峁╇p9位低噪音、2x過(guò)抽樣模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換，其信噪比僅為10～15 dB，是同類(lèi)產(chǎn)品中解碼性能最高的解碼芯片，主要特點(diǎn)有：1)6通道模擬信號(hào)的輸入，內(nèi)有源選擇器；2)2個(gè)改進(jìn)的9-bit COMS模數(shù)轉(zhuǎn)換器；3)可實(shí)現(xiàn)對(duì)CVBS、Y、C、信號(hào)的自動(dòng)控制；4)加強(qiáng)型行、場(chǎng)同步檢測(cè)，自動(dòng)延遲矯正PAL制式相位誤差；5)TV／VCR信號(hào)源自動(dòng)檢尋。

1 引腳說(shuō)明
    SAA7115內(nèi)部框圖如圖1所示。其主要管腳及其功能如下：45腳(ICLK)：圖像主時(shí)鐘輸出；46腳(IDQ)：圖像數(shù)據(jù)限制；47腳(ITRI)：圖像端口控制信號(hào)；52腳(IGPV)：多目標(biāo)場(chǎng)基準(zhǔn)信號(hào)；53腳(IGPH)：多目標(biāo)行基準(zhǔn)信號(hào)；54～57，59～62腳(IPD0一IPD7)圖像數(shù)據(jù)輸出端口；64～67，69～62腳(HPD0-HPD7)：主端口數(shù)據(jù)輸入／輸出；81～82，84～87，89～90(XPD7-XPD0)：擴(kuò)展端口視頻輸出數(shù)據(jù)。

    其中模擬輸入管腳由20(AI11)、18(AI12)、16(AI21)、14(AI22)、12(AI23)、10(AI24)6個(gè)視頻輸入管腳的不同組合來(lái)控制，具體由SA02寄存器的位(D0～D4)來(lái)進(jìn)行控制，信號(hào)由14管腳(AI22)輸入，亮度信號(hào)由18管腳(AI12)輸入，其余4個(gè)管腳用電阻電容接地以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2 具體應(yīng)用及寄存器配置
2．1 總體系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    一個(gè)簡(jiǎn)單的視頻采集系統(tǒng)框架機(jī)圖如圖2所示。

    該系統(tǒng)中模擬視頻信號(hào)經(jīng)過(guò)CCD采集進(jìn)入SAA7115解碼芯片進(jìn)行A／D信號(hào)處理再由FPGA存儲(chǔ)到SDRAM陣列中，然后通過(guò)單片機(jī)CY7C68013控制進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳。SAA7115解碼芯片的寄存器是在CY7C68013單片機(jī)的下位機(jī)程序里進(jìn)行配置。
2．2 SAA7115的時(shí)序
    系統(tǒng)中SAA7115的芯片時(shí)序如圖3所示。

2．3 SAA7115解碼芯片寄存器的配置
    在解碼過(guò)程中需要對(duì)芯片里256個(gè)寄存器逐一進(jìn)行配置機(jī)才能達(dá)到正確的視頻解碼數(shù)據(jù)，由于只需要得到視頻信號(hào)輸出，本次實(shí)驗(yàn)不需要音頻寄存器(SA30～SA3A)、字幕寄存器(SA6B～SA71)及事件B寄存器(SAF8～SAF9)進(jìn)行配置，根據(jù)SAA7115的datasheet及所需要的輸出視頻格式來(lái)配置，本實(shí)驗(yàn)采用PAL制式輸出配置。在所有寄存器中，一些寄存器如SA1C(水平差增益)、SA1D(垂直差增益)、SA59(水平補(bǔ)償)、SA5A(垂直補(bǔ)償)等按芯片資料的默認(rèn)配置便可，視為不關(guān)鍵寄存器，而像SA96H-SA9BH、SA88H(ADC_PORT)等寄存器的配置結(jié)果會(huì)直接影響視頻圖像的正確輸出，因此需要精心配置與重復(fù)配置，可視為關(guān)鍵寄存器，配置如下：
    SA02：模擬輸入控制寄存器，輸入從AI2輸入(D0～D3)，放大反向?yàn)V波器有效(D4～D7)，故配置為0xc1H；
    SA09：亮度控制寄存器，采集過(guò)程在4．1 MHz時(shí)鐘頻率下，低通濾波器在2 dB通道有效(D0～D3)，小調(diào)制帶寬(D4)，延時(shí)采用內(nèi)部通道延時(shí)(D5)，亮度梳狀濾波器有效(D6)，色度陷阱梳狀濾波器旁路(D7)，故配置為0x48H；
    SAOE：色度控制寄存器，在4．4 MHz時(shí)鐘頻率下采用PAL制顏色標(biāo)準(zhǔn)(D4～D6)，色度梳狀濾波器有效(D0)，自動(dòng)色度標(biāo)準(zhǔn)控制(D1)與標(biāo)準(zhǔn)色度時(shí)間常數(shù)(D2)在視頻行有效情況下采用垂直濾波器進(jìn)行PAL制誤差糾正(D3)，故配置為0x81H；
    SA83：X-port輸出時(shí)鐘相位及I／O端使能控制寄存器，X-CLK引腳用于輸出，使用默認(rèn)配置(D4～D5)，X-port在XTR1為“1”時(shí)輸出有效(D2～D0)，故配置為0x33；
    SA84：I-port輸出信號(hào)定義寄存器，輸出為4種信號(hào)IGPH、IGPV、IGPO、IGP1。輸出模式中IGPH是行門(mén)(h-gate)信號(hào)(D1～D0)，IGPV是場(chǎng)門(mén)(v-gate)信號(hào)(D3～D2)，IGP0在默認(rèn)極性時(shí)輸出為0(D5～D4)，IGP1為輸出場(chǎng)ID(D6～D7)，故配置為0x30H；
    SA86：I-port信號(hào)定義寄存器，串口空標(biāo)志與滿(mǎn)標(biāo)志采用雙字節(jié)16位(D3～D0)，視頻數(shù)據(jù)包通過(guò)ITRDY引腳控制輸入(D7)，對(duì)I-port輸出視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸(D6)，故配置為0x40；
    SA93：I-Port輸出格式設(shè)置寄存器，輸出數(shù)據(jù)為4：2：2字節(jié)格式(D0～D2)的YUV(D3～D4)視頻格式，需要跳過(guò)只含有Y信號(hào)的數(shù)據(jù)行(D5)，在行消隱間的無(wú)效數(shù)據(jù)用0x00填充(D6)，輸出的數(shù)據(jù)流中應(yīng)含有SAV，EAV標(biāo)準(zhǔn)(D7)，故配置為0xC0；
    SA96～SA9B：輸出窗口大小寄存器，SA96、SA97為水平輸出窗口定義，SA97為高8位，SA96為低8位，當(dāng)輸出行為720，其二進(jìn)制為：10 1101 0000，故配置為SA97=0x02，SA96=0xd0；SA9A，SA9B為垂直輸出窗口定義，由于視頻掃描時(shí)采用隔行掃描，因此一場(chǎng)圖像垂直輸出為配置長(zhǎng)度的2倍，當(dāng)輸出為576時(shí)只需配置成288，其二進(jìn)制為：1 0010 0000，故配置為SA9B=0x01，SA9A=0x20；
    SAA8～SAA9：水平亮度比例增量，選擇比例為1(即1024／1024)，故增量為1 024即(100 0000 0000)，SAA9為高位，SAA8為低位，故配置為SAA9=0x04，SAA8=0x00；
    SAAC～SAAD：水平色度比例增量，水平色度增量為亮度增量的一半(水平掃描有奇偶場(chǎng))，故增量為1 024／2=512即(10 0000 0000)，SAAD為高位，SAAC為低位，故配置為SAAD=0x02，SAAC=0x00；
    SAB0～SAB1：垂直亮度比例增量，配置方法同水平亮度增量相同故SAB1=0x04，SAB0=0x00；
    SAB2～SAB3：垂直色度比例增量等于水平亮度增量(1024)，故SAB3=0x04，SAB2=0x000。
    寄存器中有些寄存器需要重復(fù)多次配置具體為：
    SA88：ADC_PORT輸出控制、起始控制與低功耗省電控制，最初時(shí)對(duì)其進(jìn)行輸出控制配置為0xf8使其達(dá)到正常的運(yùn)行模式：最后需要配置3次0x00，使得其復(fù)位時(shí)計(jì)數(shù)器、輸出通道重置，考慮到音頻時(shí)鐘產(chǎn)生的輸出情況還需配置1次0xf0。故總共5次重復(fù)配置。
    SA85：I-Port基準(zhǔn)信號(hào)極性與信號(hào)定義，4個(gè)輸出信號(hào)端口IDQ(默認(rèn)高有效)，IGPH(默認(rèn)高有效)，IGPV(默認(rèn)高有效)，IGP0(反轉(zhuǎn))，IGP1(默認(rèn)高有效)的極性，D4-D0缺省配置值0000，高三位為視頻數(shù)據(jù)標(biāo)志位選擇可以選擇4種數(shù)據(jù)標(biāo)志位因此有000、010、100、1104種選擇；故SA85H有四種配置選擇0x00、0x40、0x80、0Xc0，當(dāng)IGP0輸出為高電平時(shí)需要對(duì)其進(jìn)行反轉(zhuǎn)，因此D4-D0也可以01000對(duì)SA85H配置還有0x08，總共5次重復(fù)配置；
    SAOE：色度控制寄存器，在選擇梳狀濾波器、PAL制式、標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間常數(shù)、相位進(jìn)行校正、清除位有效的模式下其配置為0x81；當(dāng)選擇梳狀濾波器無(wú)效時(shí)，則清除位也無(wú)效故該模式下的配置為0x00，總共2次重復(fù)配置。
    傳輸數(shù)據(jù)程序與配置好的代碼加載到keil軟件，在EZUSB-F2X(及CYYC68013)界面的運(yùn)行下進(jìn)行數(shù)據(jù)采集機(jī)，配置完成后實(shí)時(shí)采集圖像數(shù)據(jù)的界面如圖4所示。

    在單片機(jī)數(shù)據(jù)上傳輸過(guò)程中采用的是批量傳輸(bulk)方式，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳顯示的圖像窗口如圖5所示。

3 結(jié)束語(yǔ)
    文中對(duì)SAA7115在圖像采集系統(tǒng)中的寄存器應(yīng)用進(jìn)行了研究，關(guān)鍵寄存器進(jìn)行了配置，最后采集到了圖像的正確數(shù)據(jù)并得到了很好的顯示，在以后的情況下將對(duì)視頻窗口的控制，輸出制式的控制，亮度的控制，音頻，字幕的顯示進(jìn)行更深一步的研究。