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【摘 要】介绍了视频解码芯片SAA7113在多画面视频系统中的视频解码设计方案，并由主板控制芯片通过I2C（Inter-Integrated Circuit）总线串行通信方式对多个视频解码模块的控制，从而实现了对多路视频信号的高速解码处理要求。
【关键词】视频解码；SAA7113；I2C
引言
在多画面视频系统中，视频解码模块就是将模拟视频信号转换成数字信号的设备，就像一个强大的视频专用模/数转换器，当然其中包括数据压缩、格式转换等，这些是普通AD转换器不能比的。当前视频处理的重要特点就是全数字化系统，该模块实现的功能就是全数字化的第一步。一般显示设备输入的视频信号还有线路上传输的信号都是模拟信号。要进行数字化处理第一步就是对输入的信号数字化，这一步至关重要，对后面视频的输出画质有极大的影响。
1. 设计思路
基于飞利浦公司高集成度视频解码芯片SAA7113搭建外围电路组成对单路视频信号进行视频解码的子模块。对于多画面视频系统有多路视频信号输入，则每路信号对应一个解码模块，对多个视频解码模块的控制由主板控制芯片通过I2C（Inter-Integrated Circuit）总线串行通信方式完成，从而实现了对多路视频信号的处理。
SAA7113芯片非常具有代表性，在很多视频产品如电视卡、MPEG2、MPEG4中都有应用。本视频解码模块设计成板卡的形式通过插槽直接插到主板上，解码芯片的控制信号和VPO数字视频数据均通过插槽与主板进行通信，免去了接排线的繁琐提高了通信速率及可靠性。视频解码硬件框图如图1所示。
图1 视频解码硬件框图
2.设计原理分析
解码模块主要包括解码芯片SAA7113（如图2所示）、前级滤波降噪处理（如图4所示）、2x20排针等组成。本模块的核心是解码芯片SAA7113，芯片通过I2C总线对其操作仅需两个控制信号线就能完成对芯片操作。本模块视频信号的输入首先经过前级降噪滤波处理，如图2所示，该部分全部采用模拟元件处理，对视频信号没有影响，只是滤除一些不必要的信号，以及使输入信号处于解码芯片工作要求的范围内。若要扩展为对多路信号同时进行处理则每路信号对应一个解码模块，对多路解码模块的控制都是由主板控制芯片通过I2C进行的。
图2 解码模块引脚对应图
2.1 SAA7113芯片简介
SAA7113是PHILIPS公司的一种高集成度视频解码芯片，芯片通过I2C总线与主板控制芯片通信，芯片内部有亮度、色调、色饱和度控制电路，可以通过I2C总线对内部寄存器进行改写。视频信号通过前级降噪滤波处理后被送入解码芯片，经过SAA7113的解码处理输出8位的VPO数字信号通过接口送入主板然后对信息进行处理。它可以间行扫描和许多输出数据格式。 “VPO”数字信号的得到就是通过该芯片来完成，主要用于完成模/数转换。它通用所有视频标准，在应用时必须对应相应的视频标准使寄存器达到工作要求，这是SAA7113使用的关键。
SAA7113采用+3.3V电源， +5V电源可用于数字信号的输入/输出接口，0.4W的工作能耗，0.07W的待机能耗。它外加24.576MHz晶体时，里面PLL可产生27MHz输出系统时钟。SAA7113具有掉电后自动复位功能。
该芯片可以把Analog Signa色彩、亮度等的前期处理，输出的Signa格式可以由同步信号变换决定。
2.2 I2C（Inter-Integrated Circuit）总线串行通信仿真
I2C（Inter-Integrated Circuit）总线是由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。是微电子通信控制领域广泛采用的一种总线标准。它是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简单，器件封装形式小，通信速率较高等优点。其在CPLD中实现仿真图如下：
由波形可知：
（1）由上图示所示SCL 线是高电平时，SDA 线从高电平向低电平切换，这个情况表示起始条件，起始条件一般由主机产生，总线在起始条件后被认为处于忙的状态。
（2）由上图可知SCL 线是高电平时，SDA 线由低电平向高电平切换，这个情况表示停止条件。停止条件一般由主机产生，在停止条件的某段时间后总线被认为再次处于空闲状态。
（3）如果产生重复起始条件而不产生停止条件，总线会一直处于忙的状态，此时的起始条件（S）和重复起始条件（Sr）在功能上是一样的。
（4）发送到SDA 线上的每个字节必须为8 位，每次传输可以发送的字节数量不受限制。每个字节后必须跟一个响应位。首先传输的是数据的最高位（MSB），如果从机要完成一些其他功能后（例如一个内部中断服务程序）才能接收或发送下一个完整的数据字节，可以使时钟线SCL 保持低电平，迫使主机进入等待狀态，当从机准备好接收下一个数据字节并释放时钟线SCL 后数据传输继续。
3. 视频解码各部分设计及PCB板设计
解码模块引脚功能对应如表1所示，主板排线接口如图5所示。
视频解码模块的PCB设计如图6所示。
4.结束语
随着视频质量要求的不断提高，越来越强调其画面的清晰度与即时性，而视频处理芯片的品质是影响这些因素的关键。本设计基于高集成度视频解码芯片SAA7113，配以必要的前级滤波降噪处理电路、2x20排针，由主板控制芯片通过I2C（Inter-Integrated Circuit）总线串行通信方式对多个视频解码模块的控制，从而实现了对多路视频信号的高速解码处理，提供了更好画面品质并且达到了更快的视频信号处理速度。同时该设计因为采用了高集成度的处理芯片同时降低了生产成本和维护成本。
参考文献：
[1] 丁忠校.视频监控系统的应用现状与发展综述[J].工程技术.2007.
[2] 刘永峰.基于远程视频监控的嵌入式系统的研究与设计[D].长春理工大学.2010.
[3] 伍令杰.基于TMS320DM641的视频监控系统硬件研究与实现[D].西南交通大学，2007.
[4] 王爱珍.高速数字PCB板设计中的信号完整性分析[[J].现代电子技术.2009.
基金项目：
四川省教育厅（13ZB0132）；四川理工学院校级科研基金项目（2012KY16）；四川理工学院校级教改项目 （教改-1303）。
【关键词】视频解码；SAA7113；I2C
引言
在多画面视频系统中，视频解码模块就是将模拟视频信号转换成数字信号的设备，就像一个强大的视频专用模/数转换器，当然其中包括数据压缩、格式转换等，这些是普通AD转换器不能比的。当前视频处理的重要特点就是全数字化系统，该模块实现的功能就是全数字化的第一步。一般显示设备输入的视频信号还有线路上传输的信号都是模拟信号。要进行数字化处理第一步就是对输入的信号数字化，这一步至关重要，对后面视频的输出画质有极大的影响。
1. 设计思路
基于飞利浦公司高集成度视频解码芯片SAA7113搭建外围电路组成对单路视频信号进行视频解码的子模块。对于多画面视频系统有多路视频信号输入，则每路信号对应一个解码模块，对多个视频解码模块的控制由主板控制芯片通过I2C（Inter-Integrated Circuit）总线串行通信方式完成，从而实现了对多路视频信号的处理。
SAA7113芯片非常具有代表性，在很多视频产品如电视卡、MPEG2、MPEG4中都有应用。本视频解码模块设计成板卡的形式通过插槽直接插到主板上，解码芯片的控制信号和VPO数字视频数据均通过插槽与主板进行通信，免去了接排线的繁琐提高了通信速率及可靠性。视频解码硬件框图如图1所示。
图1 视频解码硬件框图
2.设计原理分析
解码模块主要包括解码芯片SAA7113（如图2所示）、前级滤波降噪处理（如图4所示）、2x20排针等组成。本模块的核心是解码芯片SAA7113，芯片通过I2C总线对其操作仅需两个控制信号线就能完成对芯片操作。本模块视频信号的输入首先经过前级降噪滤波处理，如图2所示，该部分全部采用模拟元件处理，对视频信号没有影响，只是滤除一些不必要的信号，以及使输入信号处于解码芯片工作要求的范围内。若要扩展为对多路信号同时进行处理则每路信号对应一个解码模块，对多路解码模块的控制都是由主板控制芯片通过I2C进行的。
图2 解码模块引脚对应图
2.1 SAA7113芯片简介
SAA7113是PHILIPS公司的一种高集成度视频解码芯片，芯片通过I2C总线与主板控制芯片通信，芯片内部有亮度、色调、色饱和度控制电路，可以通过I2C总线对内部寄存器进行改写。视频信号通过前级降噪滤波处理后被送入解码芯片，经过SAA7113的解码处理输出8位的VPO数字信号通过接口送入主板然后对信息进行处理。它可以间行扫描和许多输出数据格式。 “VPO”数字信号的得到就是通过该芯片来完成，主要用于完成模/数转换。它通用所有视频标准，在应用时必须对应相应的视频标准使寄存器达到工作要求，这是SAA7113使用的关键。
SAA7113采用+3.3V电源， +5V电源可用于数字信号的输入/输出接口，0.4W的工作能耗，0.07W的待机能耗。它外加24.576MHz晶体时，里面PLL可产生27MHz输出系统时钟。SAA7113具有掉电后自动复位功能。
该芯片可以把Analog Signa色彩、亮度等的前期处理，输出的Signa格式可以由同步信号变换决定。
2.2 I2C（Inter-Integrated Circuit）总线串行通信仿真
I2C（Inter-Integrated Circuit）总线是由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。是微电子通信控制领域广泛采用的一种总线标准。它是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简单，器件封装形式小，通信速率较高等优点。其在CPLD中实现仿真图如下：
由波形可知：
（1）由上图示所示SCL 线是高电平时，SDA 线从高电平向低电平切换，这个情况表示起始条件，起始条件一般由主机产生，总线在起始条件后被认为处于忙的状态。
（2）由上图可知SCL 线是高电平时，SDA 线由低电平向高电平切换，这个情况表示停止条件。停止条件一般由主机产生，在停止条件的某段时间后总线被认为再次处于空闲状态。
（3）如果产生重复起始条件而不产生停止条件，总线会一直处于忙的状态，此时的起始条件（S）和重复起始条件（Sr）在功能上是一样的。
（4）发送到SDA 线上的每个字节必须为8 位，每次传输可以发送的字节数量不受限制。每个字节后必须跟一个响应位。首先传输的是数据的最高位（MSB），如果从机要完成一些其他功能后（例如一个内部中断服务程序）才能接收或发送下一个完整的数据字节，可以使时钟线SCL 保持低电平，迫使主机进入等待狀态，当从机准备好接收下一个数据字节并释放时钟线SCL 后数据传输继续。
3. 视频解码各部分设计及PCB板设计
解码模块引脚功能对应如表1所示，主板排线接口如图5所示。
视频解码模块的PCB设计如图6所示。
4.结束语
随着视频质量要求的不断提高，越来越强调其画面的清晰度与即时性，而视频处理芯片的品质是影响这些因素的关键。本设计基于高集成度视频解码芯片SAA7113，配以必要的前级滤波降噪处理电路、2x20排针，由主板控制芯片通过I2C（Inter-Integrated Circuit）总线串行通信方式对多个视频解码模块的控制，从而实现了对多路视频信号的高速解码处理，提供了更好画面品质并且达到了更快的视频信号处理速度。同时该设计因为采用了高集成度的处理芯片同时降低了生产成本和维护成本。
参考文献：
[1] 丁忠校.视频监控系统的应用现状与发展综述[J].工程技术.2007.
[2] 刘永峰.基于远程视频监控的嵌入式系统的研究与设计[D].长春理工大学.2010.
[3] 伍令杰.基于TMS320DM641的视频监控系统硬件研究与实现[D].西南交通大学，2007.
[4] 王爱珍.高速数字PCB板设计中的信号完整性分析[[J].现代电子技术.2009.
基金项目：
四川省教育厅（13ZB0132）；四川理工学院校级科研基金项目（2012KY16）；四川理工学院校级教改项目 （教改-1303）。