基于VXl937的VGA／TV视频转换器的设计

VGA／TV视频转换器的基本原理是通过帧存储器用一种制式的时序写帧存，而用另一种制式的时序读帧存，并用增减行场的方法调整扫描频率，直至形成标准的电视信号格式。
    笔者设计了一种基于VXl937的VGA／TV视频转换器。该视频转换器将通用VGA信号转换为广播质量级的PAL制视频信号，无需软件支持，运行可靠，操作简单，通过按键就可以调整色度、对比度等。

1 VXl937简介
    图1为VXl937内部结构框图，图中所示为采用VXl937视频转换器处理标准VGA的模拟R、G、B信号，并将其转换成NTSC或PAL制式的视频信号。VXl937能够将640×480(85 Hz)、800×600(75 Hz)、1 024×768(60 Hz)的真彩色逐行图像转换成NTSC或PAL制式的视频信号。所有视频信号均以数字方式处理。其内部集成了4个10位D／A转换器。VXl937的4个输出引脚组合能同时输出复合视频和S-vide0(亮度与色度分离)信号，可通过硬件开关选择输出复合视频、S-video(亮度与色度分离)、RGB或YUV共4种制式。VXl937有内建的OSD(0n Screen Display)功能，由硬件直接控制，锐度、亮度、对比度、饱和度、色度可由按键调节。

2 转换器设计与工作原理
    VGA／TV视频转换器主要由电源电路、视频转换电路和视频转换控制电路组成，其硬件系统框图如图2所示。机载显示器输出的VGA信号输入到VXl937内。VXl937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，并经过缓冲、箝位，缓存在外部的SDRAM中经奇偶场重组和场内的数据插值处理后，在输出端经D／A转换为模拟视频信号。

2．1 视频前端处理
    VGA信号输入可通过3个8 bit A／D转换器对R、G、B信号的每一个通道以27 MHz的采样率进行A／D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。所设计的RGB信号电平范围是0～0．85 V，给定的外部参考电压VK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VXl937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。
2．2 数字视频编码
    VXl937的核心是编码器部分，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。由于输入的信号分为亮度和色度2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3个通道的10 bit转换器输出，必须注意调整VXl937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。
2．3 硬件控制部分
    VXl937上电后会有一个缺省的显示模式。当按下OSD菜单按键时，就会出现如图3所示的画面。这表示OSD硬件控制功能已使能，用红色字体表示那一项被选中(图3中第2项)。可以通过按键进行水平和垂直偏移、亮度、对比度、色彩度、饱和度、锐度等功能的调节。其他功能如画面冻结、画面放大、画面缩小、TV模式、输出模式和省电模式可通过特定的管脚控制。

3 系统PCB设计
    在设计过程中，考虑到设备对外部的适应性，主要采取以下措施：1)机壳采用金属铝件，机壳的金属部分良好接地，具有防止电磁干扰的作用。2)为了保证各组件地线的接线端之间能长期、可靠连接，采用镀锡的铜接线片，同时，将接线片用螺钉固定在机座上，保证长期接地良好，并对整个组件进行防潮处理。3)按键面板通过铜质导线与机壳良好接触，防止外界电磁波干扰设备的正常工作。4)在电源输出端并接高、低频滤波电容器，避免电源高、低频噪声对元器件的影响。在PCB设计中还需要注意：数字地与模拟地分离，应采用EMI滤波装置以减少VDDA的电源噪声；LPF到VXl937的整体电路引脚长度应小于0．5英寸；VDDA和VSSA端应接O．1 μF的旁路电容以减少噪音。

4 结束语
    该VGA／TV转换器用于对采用逐行扫描方式微机输出的视频信号进行转换，可以得到广播电视级的PAL制式电视视频信号。实验中获得了效果很好的PAL制式标准电视视频信号，具有较高的应用价值。