從SAA7111A的四個(gè)模擬輸入端AI11,AI12, AI21, AI22輸入的視頻圖像信號(hào)，經(jīng)模擬處理后，一路經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器后產(chǎn)生數(shù)字色度信號(hào)和亮度信號(hào)，分別進(jìn)行亮度信號(hào)處理和色度信號(hào)處理。亮度信號(hào)處理的結(jié)果一路送到色度信號(hào)處理器，進(jìn)行綜合處理，產(chǎn)生Y和UV信號(hào)，經(jīng)格式化后從VPO(16位)輸出；另一路進(jìn)入同步分離器，經(jīng)數(shù)字PLL產(chǎn)生相應(yīng)的行和場(chǎng)同步信號(hào)HS和VS，同時(shí)PLL驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘發(fā)生器，產(chǎn)生與HS鎖定的時(shí)鐘信號(hào)LLC和LLC2。所有這些功能均是在I2C總線控制下完成的，其中SCL為串行時(shí)鐘信號(hào)，SDA為串行數(shù)據(jù)信號(hào)。

SAA7111A的主要特點(diǎn)如下：

· 可編程選擇四路視頻輸入的一路或兩路，組成不同的工作模式，在其內(nèi)部有兩路模擬視頻信號(hào)處理通道，可進(jìn)行靜態(tài)增益控制或自動(dòng)增益控制，還有兩路模數(shù)轉(zhuǎn)換器； · 可對(duì)芯片編程進(jìn)行自電平控制、抗混疊濾波、梳狀濾波；

· 能實(shí)現(xiàn)行場(chǎng)同步信號(hào)的自動(dòng)檢測(cè)和分離，并且行同步信號(hào)的起始位置與結(jié)束位置均可根據(jù)需要進(jìn)行編程控制，片內(nèi)產(chǎn)生的時(shí)鐘通過數(shù)字PLL鎖定行同步；

· 場(chǎng)頻50Hz或60Hz自動(dòng)檢測(cè)，并在PAL和NTSC制之間自動(dòng)切換；

· 能對(duì)不同輸入制式的亮度信號(hào)和色度信號(hào)進(jìn)行處理，并實(shí)現(xiàn)亮度、色度和飽和度的片內(nèi)控制； · 提供兩種數(shù)據(jù)方式供選擇，這兩種數(shù)據(jù)方式分別是RGB和YUV，可靈活輸出不同的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)格式，主要有：4:1:1的YUV格式(12bit ), 4:2:2的YUV格式(16bit), 4:2:2的YUV格式[CCIR-656](8bit), 5:6:5的RGB格式(16bit)和8:8:8的RGB格式(24bit)；

SAA7111A在實(shí)時(shí)圖像采集系統(tǒng)中的應(yīng)用

實(shí)時(shí)圖像采集系統(tǒng)

我們所設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)圖像采集系統(tǒng)框圖示于圖2。

　　實(shí)時(shí)圖像采集系統(tǒng)主要包括視頻解碼芯片SAA7111A、FPGA及雙口RAM。系統(tǒng)采集的實(shí)現(xiàn)框圖如圖2所示，視頻解碼芯片SAA7111A從輸入的標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)中分離出場(chǎng)同步信號(hào)、行同步信號(hào)、奇偶場(chǎng)信號(hào)、像素時(shí)鐘信號(hào)，并按像素逐點(diǎn)輸出4:2:2的YUV格式的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。該格式中，圖像的分辨率為720×576，即每行有720個(gè)像素點(diǎn)。再將這些場(chǎng)同步信號(hào)、行同步信號(hào)、奇偶場(chǎng)信號(hào)、像素時(shí)鐘信號(hào)以及DSP的定時(shí)器送來的啟動(dòng)采樣信號(hào)送給FPGA，利用其所具有的在線可編程的特點(diǎn)，產(chǎn)生指定的地址信號(hào)，F(xiàn)PGA根據(jù)這些信號(hào)，控制對(duì)當(dāng)前場(chǎng)中圖像的某一區(qū)域進(jìn)行采集，并產(chǎn)生指定的地址送給雙口RAM，將采集得到的圖像數(shù)據(jù)寫入雙口RAM中進(jìn)行緩存（如果當(dāng)前場(chǎng)為奇數(shù)場(chǎng)，F(xiàn)PGA控制將采集的圖像數(shù)據(jù)寫入雙口RAM中的RAM1存儲(chǔ)域中；否則，當(dāng)前場(chǎng)為偶數(shù)場(chǎng)，F(xiàn)PGA控制將采集的圖像數(shù)據(jù)寫入雙口RAM中的RAM2存儲(chǔ)域中）。當(dāng)采集完畢后，F(xiàn)PGA中斷（當(dāng)前場(chǎng)為奇數(shù)場(chǎng)時(shí)，發(fā)中斷4；否則，發(fā)中斷5）給DSP，通知DSP可以開始對(duì)圖像進(jìn)行處理了，此時(shí)，DSP讀取當(dāng)前場(chǎng)采集得到的圖像數(shù)據(jù)，和前一場(chǎng)中采集得到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行放大、銳化的處理。

　　SAA7111A的輸出是采用奇偶場(chǎng)交替輸出，即先輸出奇場(chǎng)，后輸出偶場(chǎng)，以場(chǎng)參考（VREF）信號(hào)為標(biāo)志，因此本設(shè)計(jì)將奇場(chǎng)采集的圖像數(shù)據(jù)放到雙口RAM中的RAM1存儲(chǔ)域中，偶場(chǎng)采集的圖像數(shù)據(jù)放到雙口RAM中的RAM2存儲(chǔ)域中，兩者的行地址是一樣的，只是列地址有所不同，這樣簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)。

模擬視頻輸入及時(shí)鐘電路

　　SAA7111A的模擬視頻輸入及時(shí)鐘電路如圖4所示。通過I2C總線設(shè)定地址為02的寄存器中的MODE2, MODEI, MODEO三個(gè)控制位的值，選擇特定的工作模式。本系統(tǒng)工作在類工作模式的種，即從SAA7111A的四個(gè)模擬視頻輸入端中選擇AI11作為視頻輸入接口，輸出亮度和色度。信號(hào)在視頻輸入端需要連接22nF的電容和阻值分別為27和47歐姆的兩個(gè)電阻。

　　SAA7111A的時(shí)鐘可以分為來自外部的時(shí)鐘和來自內(nèi)部的時(shí)鐘。本系統(tǒng)采用的是外部時(shí)鐘輸入，在XTAL引腳和XTALI引腳間接入了一個(gè)頻率為24.576MHz的是石英晶體振蕩器，用于產(chǎn)生系統(tǒng)所需要的工作時(shí)鐘。再由外部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生行鎖定時(shí)鐘LLC (27MHz ), LLC2 (13.5MHz)和時(shí)鐘參考信號(hào)CREF (13.5MHz，相對(duì)LLC2有一定的延時(shí))。時(shí)鐘的產(chǎn)生還受到片選信號(hào)CE的影響，只有當(dāng)CE為高電平才有效，低電平時(shí)SAA7111A被復(fù)位，該引腳不產(chǎn)生周期信號(hào)。另外，為了使系統(tǒng)工作穩(wěn)定，將數(shù)字地與模擬地分開，中間用電感連接。為了降低電源的紋波干擾，在每個(gè)電源引腳的輸入端都加了100pF的濾波電容，并將模擬電源和數(shù)字電源分別供電。

解碼接口控制及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

　　SAA7111A解碼輸出的數(shù)據(jù)必須在FPGA的控制下按照指定的方式存儲(chǔ)到雙口RAM中，其基本的接口電路如圖5所示。

　　其中FLEX 10KA為Alera公司的FPGA,IDT10V28為雙口RAM, SAA7111A開始工作后，將輸出的場(chǎng)同步信號(hào)VREF、行同步信號(hào)HREF、奇偶場(chǎng)信號(hào)RTS0、像素時(shí)鐘信號(hào)LLC2均送往FPGA,FPGA根據(jù)這些信號(hào)產(chǎn)生數(shù)據(jù)存儲(chǔ)所需要的片選信號(hào)和、讀/寫控制信號(hào)以及存儲(chǔ)地址，將采集得到圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到雙口RAM中指定的存儲(chǔ)單元，供DSP處理。

SAA7111A的工作方式的配置

　　SAA7111A工作方式的設(shè)置要通過其內(nèi)置的I2C總線實(shí)現(xiàn)。SAA7111A是基于PC機(jī)作為平臺(tái)的EVIP，其所有的可編程功能是通過I2C總線對(duì)內(nèi)部的32個(gè)寄存器相位的控制位置設(shè)置相應(yīng)數(shù)值來完成的。DSP除了雙向的數(shù)據(jù)口外，沒有通用的雙向I/O、，不能直接與I2C總線接口。但DSP有兩個(gè)多通道緩沖串行接口MCBSP, 每個(gè)MCBSP的接口信號(hào)包括：接收數(shù)據(jù)DR、發(fā)送數(shù)據(jù)DX、發(fā)送時(shí)鐘CLKX，接收時(shí)鐘CLKR、接收幀同步FSR、發(fā)送幀同步FSX和外部輸入時(shí)鐘CLKS。其中發(fā)送時(shí)鐘CLKX，接收時(shí)鐘CLKR、接收幀同步FSR、發(fā)送幀同步FSX為雙向引腳，因此可以通過設(shè)置控制寄存器SPCR1、SPCR2和MCBSP引腳控制寄存器PCR的相應(yīng)位，把它們配置成通用IO口，通過MCBSP（多通道緩存串口）來模擬I2C總線，對(duì)SAA7111A進(jìn)行配置。

結(jié)語

　　SAA7111A將模數(shù)轉(zhuǎn)換、自動(dòng)鉗位、自動(dòng)增益控制、時(shí)鐘產(chǎn)生、多制式解碼等許多復(fù)雜的功能集成到一塊芯片之內(nèi)，使得結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于調(diào)試，可靠性也得到了極大提高，從而為實(shí)時(shí)圖像采集系統(tǒng)提供了極大的方便。隨著計(jì)算機(jī)和多媒體處理技術(shù)的不斷提高，其在視頻圖像采集系統(tǒng)中的作用將越來越大。