视频信号前端数字化处理的实现

摘要

从上世纪90年代开始，随着数字电视技术的发展，以等离子、液晶为代表的数字平板显示器以前所未有的速度冲击着传统显示领域的格局。与此同时，世界上许多国家都大力推广发展数字电视信号以取代传统的模拟电视信号。我国目前正处于这一转型期，部分省市已开通数字有线电视信号。而具有体积小、重量轻、低功耗和低辐射等优点的平板显示器件只能处理特定格式的数字视频信号。为了扩大平板显示器的应用范围，就必须将接收的多种格式的视频信号进行数字化处理，设计出合适的视频转换接口电路。针对东南大学自主研制的荫罩式等离子体显示屏(SM-PDP)，本论文做了这方面的研究与设计工作。 首先，介绍了多种视频信号标准及相关接口协议，包括传统的模拟视频信号和基于数字视频接口DVI的T.M.D.S信号。其次，设计并实现了视频信号数字化转换电路，该电路分为三个解码模块。使用TVP5146来处理包括PAL制、NTSC制、SECAM制在内的CVBS信号和基于S-Video端子的Y/C信号。使用AD9883A来处理基于VGA接口的计算机输出模拟RGB信号。而T.M.D.S.信号的解码则采用SiI161B来接收。再配合CPLD芯片MAX Ⅱ及FPGA芯片Cyclone EP1C6对数字化后的视频信号进行控制、整合和输出。EP1C6作为控制核心，通过软件设计方法产生I2C总线时序对视频解码芯片的内部寄存器进行配置，控制其工作状态。最后，对设计的视频信号数字化转换电路进行了调试。

目录

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第一章绪论

1.1模拟视频与数字视频

1.2模拟视频数字化原理

1.3数字电视系统发展状况

1.4平板显示技术概要

1.5多种视频信号标准及相关协议

1.5.1彩色电视制式

1.5.2 CVBS信号

1.5.3 Y/C视频信号

1.5.4色差视频信号YPrPb

1.5.5 ITU-R BT.601标准系列简介

1.5.6模拟RGB视频信号

1.5.7 DVI数字显示标准及T.M.D.S.信号

1.6本课题研究的主要内容

第二章多种视频信号的数字化转换电路设计

2.1整体设计思路

2.1.1视频信号流程概述

2.1.2视频数字化解码电路的整体构架

2.2 CVBS信号和Y/C信号的数字化解码电路的实现

2.2.1 TVP5146概略

2.2.2 TVP5146的内部功能模块

2.2.3 TVP5146引脚功能

2.2.4 TVP5146模拟输入处理

2.2.5 CVBS和Y/C信号处理模块

2.2.6解码输出格式

2.2.7具体电路实现

2.3计算机模拟视频信号数字化实现

2.3.1 VGA接口简介

2.3.2 AD9883A功能概略

2.3.3 AD9883A引脚功能描述

2.3.4 PLL参数设置和优化

2.3.5具体电路实现

2.4 TMDS信号的解码转换实现

2.4.1 DVI接口简介

2.4.2与DVI接口相关的DDC标准和EDID标准

2.4.3 SiI161B的主要特性

2.4.4 SiI161B的内部功能结构

2.4.5 SiI161B引脚分布

2.4.6具体电路的实现

2.5电源电路设计

2.6其它电路设计

2.7本章小结

第三章软件设计

3.1 I2C总线概述

3.1.1 I2C总线工作原理

3.1.2 I2C总线协议简介

3.1.3视频解码芯片内部寄存器的读写操作

3.2 I2C模块的程序设计

3.2.1写操作流程图

3.2.2状态机的实现

3.2.3时序仿真结果

3.3其它软件的设计

3.4本章小结

第四章印刷电路板的实现及部分调试结果

4.1 PCB设计

4.1.1布局

4.1.2布线

4.1.3去耦电容的配置

4.1.4数字电路与模拟电路的共地处理

4.2电路调试

4.3波形测试及分析

4.4本章小结

结语

致谢

参考文献