数字视频解码器SAA7110

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摘要：SAA7110是Philips公司生产的可编程前端视频解码器，它可将输入的视频信号转换为YUV数字信号。文章介绍了SAA7110的主要特点、结构原理和引脚功能，比较了SAA7110与SAA7110的不同之处，给出了应用中应注意的重点引脚，最后介绍了它的应用连接和一个图像采集系统的应用结构。

    关键词：SAA7110；视频解码；图像处理

视频解码器ＳＡＡ７１１０是Ｐｈｉｌｉｐｓ公司生产的可编程前端视频解码器。与ＳＡＡ７１１１相比，两者尽管有些管脚信号相似，但仍有较大的差别，需要在实际应用中给予足够的重视。国内做视频采集或图像采集的大多用ＳＡＡ７１１１，而提到较多的ＳＡＡ７１１０则未见多少资料对其进行详细论述。在产品生产上，只有个别国内公司（如北京嘉恒中自图像技术有限公司）使用该芯片。基于科研和实践需要，本文对ＳＡＡ７１１０的主要特点、结构功能、引脚应用等作一详尽论述。

１　主要特点

ＳＡＡ７１１０的主要特点如下：

●具有６路模拟输入（４×ＣＶＢＳ、３×Ｙ／Ｃ或二者相结合）；

●带有３路模拟处理通道；

●内置３路抗混叠滤波器；

●可将２路通道模拟信号相加；

●内含２路８位ＣＭＯＳ视频Ａ／Ｄ转换器；

●对所选择的ＣＶＢＳ／Ｙ通道可编程为静态增益控制或自动增益控制；

●可进行白峰控制；

●可对ＰＡＬ Ｂ／Ｇ、ＮＴＳＣ Ｍ、ＳＥＣＡＭ制式进行亮度和色度处理；
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    ●可全程ＨＵＥ控制；

●可自动进行５０／６０Ｈｚ场频检测以及标准ＰＡＬ和ＮＴＳＣ、强制ＳＥＣＡＭ之间的自动转换；

●对所有制式可实现行、场同步检测；

●对于ＰＡＬ制式可用ＵＶ信号延迟线来校正色度信号的相差；

●ＹＵＶ总线支持以下数据率：

—７８０×ｆｈ＝１２．２７２７ＭＨｚ,６０Ｈｚ(ＮＴＳＣ)；

—９４４×ｆｈ＝１４．７５ＭＨｚ,５０Ｈｚ(ＰＡＬ／ＳＥＣＡＭ)；

●数据输出格式有ＹＵＶ ４:１:１(８ｂｉｔ)和ＹＵＶ ４:２:２(８ｂｉｔ)两种；

●用户可编程进行亮度峰值孔径修正；

●所有制式可用同一频率电路晶振（２６．８ＭＨｚ）；

●具有实时状态信息输出（ＲＴＣＯ）；

图2

    ●可对ＹＵＶ总线进行亮度、对比度、饱和度（ＢＣＳ）控制；

●输出引脚有一个用户可编程通用转换开关；

●在片可进行时钟产生电路（ＣＧＣ）和外部ＣＧＣ（ＳＡＡ７１９７）之间的转换；

●具有上电控制功能；

●带有可控制的Ｉ２Ｃ总线；

●与ＣＣＩＲ６０１标准兼容。

２　结构原理及引脚功能

２．１ 结构原理

ＳＡＡ７１１０的功能框图如图１所示。下面对方框图中的主要部分进行功能说明。

（１）模拟输入处理

ＳＡＡ７１１０有６路模拟信号输入，２个模拟主通道有箝位电路、模拟放大器、抗混叠滤波器、视频ＣＭＯＳ Ａ／Ｄ转换器组成。另一路模拟通道也含有箝位电路、模拟放大器、抗混叠滤波器，且能被加到或在Ａ／Ｄ转换前直接转换到两个主通道上。
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    （２）模拟控制电路

箝位控制电路控制着模拟输入信号的正确箝位。高频耦合电容器用于存储和过滤箝位电压。对于亮度或ＣＶＢＳ信号，通常的数字箝位标准是６４，而色度信号则是１２８。增益控制电路通过总线产生３路模拟放大器的静态增益标准，也可以通过内置的自动增益控制（ＡＧＣ）电路控制其中的一路。ＡＧＣ的作用是将ＣＶＢＳ或Ｙ信号放大到所需的信号幅值，以使之与ＡＤＣ输入电压范围相同。抗混叠滤波器要适合于时钟频率。垂直消隐控制电路用于产生总线可编程垂直消隐脉冲。在垂直消隐期间，增益和箝位控制无效。

（３）色度电路

８位数字色度信号经过输入接口后可通过色度带通滤波器来减少直流分量，然后送到正交解调器的乘法输入端。在来自局部振荡器ＤＴＯ１（离散时间振荡器）的２个副载波信号中，副载波信号的相位偏移为９０°，频率则由当前所输入视频信号的色彩制式所决定。对于所有ＰＡＬ和ＮＴＳＣ信号，乘法器可作为正交解调器来使用；而对于ＳＥＣＡＭ信号，乘法器则作为降频混频器来使用。两个乘法输出信号转换为连续的ＵＶ数据流后，可用于２个低通滤波器级，然后再加到增益可控放大器。最后的一个多路复用低通滤波器将与前级一起用来设置所需的带宽。ＰＡＬ和ＮＴＳＣ原始信号流入梳状滤波器。ＳＥＣＡＭ原始信号则通过钟形滤波器（中心频率为０Ｈｚ）、相位解调器和微分器来馈送以获得频率解调的色差信号。将ＳＥＣＡＭ信号去加重后馈送到交叉转换中，可产生连续传输的色差信号。这些信号送到ＢＣＳ（亮度、对比度、饱和度）处理后，它们将最终到达输出格式级和输出接口。图２所示是色度电路的工作过程图。

（４）亮度电路

８位亮度信号（数字ＣＶＢＳ格式或亮度格式（Ｓ－ＶＨＳ、ＨＩ８））通过可变换的前置滤波器来馈送。高频分量的增强可以弥补损耗。色度陷波器（ｆｃ＝４．４３ ＭＨｚ或３．５８ＭＨｚ，中心频率可选）可消除大多数色彩载波信号，因此，Ｓ－Ｖｉｄｅｏ（Ｓ－ＶＨＳ，ＨＩ８）信号必须正常通过。亮度信号的高频分量能够在两个具有可选传输性质的带通滤波器中得到增强（通过Ｉ２Ｃ总线控制锐度增加）。并能在可选的核心电路中再一次增强信号，然后将该信号加入原始（未提升）信号中。增强的亮度信号通过可变延迟馈送到ＢＣＳ控制和输出接口。

（５）数字ＹＵＶ总线

通过１６ｂｉｔＹＵＶ总线可从输出接口将数字信息传送到场存储体、数字彩色空间转换器（ＳＡＡ７１９２ ＤＣＳＣ）或者视频增强模数处理器（ＳＡＡ７１６５ ＶＥＤＡ２）。这些输出可由ＦＥＩＮ来控制。ＹＵＶ数据率与ＬＬＣ２相等。输出信号Ｙ７～Ｙ０是数字亮度信号的ｂｉｔ位。输出信号ＵＶ７～ＵＶ０是多路复用色差信号（Ｂ～Ｙ）和（Ｒ～Ｙ）的ｂｉｔ位。格式表中的时间帧是传输一幅完整取样所需的时间。通过ＨＲＥＦ信号可控制该时间帧。通过将ＦＥＩＮ置低可获取快速使能。该信号同时可用来控制数字ＹＵＶ总线的快速切换。而ＦＥＩＮ引脚为高电平时，则会强制将Ｙ和ＵＶ输出变为高阻态。

（６）同步处理

当前置滤波后的亮度信号被送到同步级后。同步脉冲经过切分将送到相位检测器，在这里它们与细分的时钟频率相比较，并将其结果输出到环路滤波器，来储存所有的相差信息。可调节的输出信号ＨＣＬ和ＨＳＹ则由模拟前端的要求来产生。输出信号ＨＳ、ＶＳ、ＰＬＩＮ被锁至时间基准标记可确保其位于输入信号和ＨＲＥＦ信号之间，这是因为电路的更进一步改进可能会改变整个处理延迟，因而并不推荐将它用在对输入信号的定时要求绝对准确的场合。用环路滤波器驱动一个振荡器可产生行频率控制信号ＬＦＣＯ。

２．２ 引脚功能

图３所示是ＳＡＡ７１１０的引脚排列图。各主要引脚的功能如下：

ＳＰ：测试输入脚，(转换脚)正常操作时，该脚应当接地。

ＡＰ：测试输入脚，(动作脚)正常操作时，该脚亦应接地。

ＲＴＣＯ：实时控制输出。该脚用于配合ＨＰＬＬ、ＦＳＣ－ＰＬＬ的递增和ＰＡＬ或ＳＥＣＡＭ序列信息。

图4

   

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