模擬信號采集在機載顯示器中的應(yīng)用

趙玉婷

摘 要機載顯示器作為飛機座艙顯示系統(tǒng)的重要組成部分，正向輕巧可靠的液晶顯示器發(fā)展。傳統(tǒng)的標準模擬視頻信號采集方法由于成本高、電路復雜、使用繁瑣，已經(jīng)無法滿足新一代顯示器的設(shè)計要求。集成芯片的采集方法成本低、電路簡單、使用方便，是比較理想采集方法。本文提出了一種基于集成芯片AD9985A的采集PAL制模擬視頻信號的方法。

【關(guān)鍵詞】集成芯片AD9985A 視頻信號采集 PAL制模擬視頻信號

液晶顯示器在機載應(yīng)用中目前有兩種形式，一種為Dumb多功能顯示器，另一種成為Smart多功能顯示器。兩種形式的顯示器都可以接受標準視頻信號，區(qū)別在于Smart顯示器可以自己產(chǎn)生圖形，在做圖像疊加處理時需要對時序進行處理。本文提出了一種基于集成芯片AD9985A的采集模擬視頻信號的方法。實現(xiàn)標準PAL制信號在液晶顯示器上的顯示。

1 PAL制信號采樣原理

在機載顯示系統(tǒng)中，PAL制信號是一種比較通用的傳輸制式。本文中采用AD公司推出的一款模擬信號解碼器AD9985A對標準的PAL信號進行采樣和處理。AD9985A可以支持140MHz的3通道ADC的采樣頻率終端，顯示的分辨率為702*575。采樣原理框圖如圖1所示。

從圖1中可以看出標準PAL制信號經(jīng)過采樣芯片AD9985后輸出13.5M的隔行RGB數(shù)據(jù)以及相應(yīng)的控制信號，F(xiàn)PGA系統(tǒng)需要對數(shù)據(jù)處理，其中最關(guān)鍵的是：在FPGA內(nèi)部實現(xiàn)對AD9985A的控制和信號制式的轉(zhuǎn)換。

2 信號采集系統(tǒng)組成

信號采集系統(tǒng)主要包括集成芯片AD9985A、FPGA和SRAM。其中集成芯片AD9985A實現(xiàn)模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換；FPGA實現(xiàn)對AD9985A的配置和信號制式的轉(zhuǎn)換；SRAM用作數(shù)據(jù)的存儲。

3 集成芯片解碼關(guān)鍵技術(shù)的實現(xiàn)

3.1 AD9985A的配置

AD9985A芯片內(nèi)部配有寄存器，通過I2C接口對內(nèi)部寄存器進行讀寫操作，為AD采樣和數(shù)據(jù)處理提供適當?shù)膮?shù)。使用集成芯片AD9985A解PAL制信號的寄存器配置參數(shù)如下所示：

X01- X02兩個寄存器是對PAL制信號的鎖相環(huán)進行配置，行有效周期是52us，設(shè)計中需要的702的行點數(shù)，而行周期是64us，所以通過下面的公式可以計算出鎖相環(huán)的采樣點。根據(jù)調(diào)整分頻計數(shù)器的分頻系數(shù)N來獲得不同頻率的像素時鐘Fvcoout。此處設(shè)定參數(shù)為832；

X03寄存器是配置時鐘和電荷設(shè)計范圍，此處設(shè)定參數(shù)為01011000；

X04寄存器功能為配置時鐘相位，此處應(yīng)設(shè)定參數(shù)為10000000；

X05寄存器功能為配鉗位位置，此處應(yīng)設(shè)定參數(shù)為01000000；

X06寄存器配置鉗位寬度為 01000000。在條件允許的情況下，該參數(shù)可以盡量設(shè)大一些，以保證鉗位的效；

X07配置解碼后行同步的寬度，參數(shù)設(shè)置為00001110；

X08- X0a寄存器配置外部接入模擬信號RGB的幅值，通常設(shè)置在0.75；

X0b- X0d寄存器配置偏移量，此處配置為0000000；

X10寄存器配置的是鉗位值和RGA鉗位的位置，參數(shù)設(shè)置為10101000

X19-X1b寄存器配置偏移量，此處設(shè)置為00000100；

其余未提到的參數(shù)可以使用芯片資料的推薦配置。

3.2 時鐘域處理

在座艙顯示系統(tǒng)中，接收到的PAL信號需要和其他的信號作疊加處理。在處理疊加功能的時候，需要用到另外一組時序來處理PAL制信號，所以需要對外部的時序作跨時鐘域的處理。在以往的設(shè)計中我們一般都是在硬件上用FIFO來處理，為了節(jié)省PCB資源和成本，在FPGA內(nèi)部利用內(nèi)部資源構(gòu)建FIFO來處理跨時鐘域的轉(zhuǎn)換。

3.3 奇偶場的識別

在分立元件電路中，同步分離電路會在對復合信號進行同步分離時，給出一個奇場、偶場的識別信號。但是使用AD9985A對PAL信號解碼時，只能分離出行同步和場同步，無法直接獲得奇場、偶場的識別信號。

標準的PAL制信號，每幀的625行分為兩場，即奇場和偶場。每場為312.5行，其中有效的視頻信號為575行。這有效的視頻信號中分為23.5至310行為奇場，336至622.5行為偶場。根據(jù)PAL奇偶場內(nèi)所包含的行數(shù)特性可以識別出奇場和偶場。

3.4 隔行轉(zhuǎn)逐行處理

由于標準的PAL制采用的是隔行掃描方式，而液晶屏只能接受逐行掃描的信號，因此最終要將隔行信號轉(zhuǎn)換為逐行信號提供給液晶屏顯示。

標準的PAL制信號中奇場的23.5至310行和偶場的336至622.5行共575行包含了有效的視頻信號。PAL制信號解碼后所獲得的數(shù)據(jù)都是奇場和偶場相互交替的，要獲得完整的畫面需要將奇場和偶場的信號拼接起來。我們采用對SRAM進行乒乓操作的方式將奇場和偶場的數(shù)據(jù)分別寫到SRAM中，再利用倍頻后的時序?qū)⑵鎴龊团紙龅臄?shù)據(jù)讀出拼接成完整的畫面。

4 總結(jié)

本文提出了一種基于集成芯片AD9985A的模擬視頻信號處理電路，能夠應(yīng)用在高速視頻處理的場合。采用此種方式可以將輸入的視頻圖象實時采集下來，結(jié)構(gòu)相對簡單，操作方便。未來的模擬視頻處理技術(shù)的趨勢依然向更高程度集成、更清晰的顯示效果、和更簡單的配置等方向發(fā)展。

參考文獻

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[2]Uwe Meyer-Baese.數(shù)字信號處理的FPGA 實現(xiàn)（第2版）[M].北京：清華大學出版社，2008.

作者單位

蘇州長風航空電子有限公司 江蘇省蘇州市 215000