基于FS401的視頻信號分配和轉(zhuǎn)換方案

吳小鵬 陳維嘉 汕頭市超聲儀器研究所有限公司 （汕頭 515041）

基于FS401的視頻信號分配和轉(zhuǎn)換方案

吳小鵬 陳維嘉 汕頭市超聲儀器研究所有限公司 （汕頭 515041）

本文介紹了一種通用的視頻信號分配和轉(zhuǎn)換方案。該方案通過單芯片的驅(qū)動，達(dá)到四個信號接口（VGA，VGA，S-VIDEO和VIDEO）同時使用的功能。

信號 轉(zhuǎn)換 視頻

0.引言

當(dāng)前，超聲診斷儀主要通過VIDEO或S-VIDEO信號進(jìn)行視頻打印，采用工作站進(jìn)行視頻采集，以便對診斷結(jié)果形成報告。而診斷儀的主顯示器一般使用VGA接口或DVI接口，實際使用中往往需要VIDEO、S-VIDEO和VGA（或DVI）等三個以上接口同時使用。

表1.

許多超聲診斷儀采用一體化PC主板或PC主板配合多輸出接口顯卡搭建硬件平臺，一體化主板一般只具備一個VGA（或DVI）接口，用于主顯示器；多輸出接口顯卡一般只能同時輸出信號

到兩個接口：一個接口為DVI接口（或HDMI接口）用于主顯示器，另一個接口為D-SUB接口用于輸出到輔助顯示器，而缺少用于視頻打印機或視頻采集卡的VIDEO（或S-VIDEO）接口。

總結(jié)各接口名稱和用途如表1所示。

由此可見，各種信號接口在超聲診斷儀中都是重要的組成部分，每個接口都是必不可少的。因此，一種可以進(jìn)行一分多的視頻分配和轉(zhuǎn)換方案顯得極為重要。

1.方案的選擇

本文介紹的方案是采用分離元件將VGA信號一分為三、采用FOCUS公司的FS401 PC to TV Video Scan Converters芯片實現(xiàn)VGA信號轉(zhuǎn)換為VIDEO和S-VIDEO信號等功能。該方案能夠方便地實現(xiàn)多個VGA信號接口、VIDEO及S-VIDEO同時輸出的功能，且只需通過I2C總線或串口就能方便實現(xiàn)電視制式切換、圖像放大或縮小等功能。

1.1 FS401[1]

FS401芯片基本特征如下：

（1）工作電壓：3.3V（Typ.）；

（2）支持最小信號分辨率為640×400，支持最大信號分辨率為2048×1536；

（3）支持顯示比例縮放功能；

所謂高校國有資產(chǎn)指的是產(chǎn)權(quán)歸國家所有，但由高校占有和使用的，且以貨幣形式計量并能夠產(chǎn)生經(jīng)濟效益和社會效益的各種資源的總和。高校的國有資產(chǎn)是高等院校從事基礎(chǔ)教學(xué)、科學(xué)研究、日常運行的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是衡量其綜合實力的典型指標(biāo)。加強高校國有資產(chǎn)的管理，實現(xiàn)資產(chǎn)使用效率的最大化，是完善社會主義市場經(jīng)濟體制，促進(jìn)高等教育體制深化改革，提高高校辦學(xué)效益的客觀要求。因此，需要有針對性地建立高校國有資產(chǎn)管理機制，走機制創(chuàng)新與制度管理相結(jié)合的道路，從多角度、多層次加強國有資產(chǎn)管理。

（4）支持2-D抖動濾波；

（5）支持標(biāo)準(zhǔn)NTSC和PAL視頻制式輸出；

（6）用于IIC控制端口（SIO）；

（7）100pin的PQFP芯片封裝模式。

2.電路設(shè)計

2.1 電路框圖本文給出此方案的硬件電路框圖，如圖2所示。2.2電路關(guān)鍵運作解析超聲診斷儀輸出的VGA信號首先經(jīng)過VGA信號分配的功能電路，將輸入的VGA信號進(jìn)行放大，并分配為三路VGA信號輸出：第1、2路的VGA信號輸出直接連接到外部VGA信號輸出接口，實現(xiàn)VGA信號的一分二，即可以同時在兩個具有VGA接口的顯示器（CRT、LCD等）上顯示；第3路的VGA信號輸出作為VGA信號轉(zhuǎn)換為VIDEO、S-VIDEO信號功能電路的輸入信號。

圖2.

電路比較簡單，故采用分離元件實現(xiàn)。其電路框圖如圖3所示。

VGA信號經(jīng)過VIDEO、S-VIDEO信號功能電路后，默認(rèn)情況下轉(zhuǎn)換為NTSC電視制式的VIDEO信號和S-VIDEO信號。由于現(xiàn)在比較常用的電視制式有PAL和NTSC，故主要選取適合這兩種制式的晶振17.734 MHz和14.318 MHz。本文給出相應(yīng)的框圖如圖4所示。

系統(tǒng)在對FS401進(jìn)行控制上采用一體化PC主板或PC主板的RS232接口（或IIC總線）進(jìn)行通信。若采用RS232接口作為通信接口，采用了RS232接口轉(zhuǎn)IIC總線的電路來實現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換。

2.3 軟件概括

軟件開發(fā)上重要的設(shè)計部分主要有：IIC協(xié)議配置，F(xiàn)S401寄存器定義，控制寄存器設(shè)置視頻

輸出參數(shù)。

2.4 軟件關(guān)鍵代碼解析

FS401用IIC進(jìn)行通信，程序一開始必須對FS401的地址及協(xié)議的主要模式進(jìn)行定義，部分代碼如下所示：

同時，構(gòu)造IIC通信中開始，結(jié)束，應(yīng)當(dāng)，無應(yīng)答模式的函數(shù)，實現(xiàn)IIC通信的時序變化。部分函數(shù)及其代碼內(nèi)容如下所示：

發(fā)送和接收函數(shù)進(jìn)行獨立編寫，程序如下所示：

圖3.

圖4.

程序中同樣需要對FS401寄存器地址進(jìn)行定義，關(guān)鍵代碼如下所示：

軟件可是設(shè)置的參數(shù)主要有視頻輸出制式，圖像亮度，對比度和飽和度等。重點注意在輸出制式和模式中涉及的寄存器HCRS，定義的關(guān)鍵代碼如下所示：

視頻輸出的制式（PAL和NTSC）是通過控制寄存器HCRS實現(xiàn)的，涉及定義中的HCRS_ NTSC和HCRS_PAL。而寄存器HCRS中的OFMT則控制選擇視頻的不同輸出格式，實現(xiàn)VGA輸出，復(fù)合視頻和S-video同時輸出或分量視頻輸出的功能，涉及定義中的HCRS_OFMT_ YC，HCRS_OFMT_RGB和HCRS_OFMT_YUV。

3.結(jié)語

此方案芯片封裝體積小，外圍電路簡單，成本較低，可以將其設(shè)計成各種尺寸的視頻轉(zhuǎn)換模塊。VIDEO、S-VIDEO和VGA（或DVI）同時輸出時各部分信號穩(wěn)定，通過VGA信號的分立元件電路，可靈活對高頻分量進(jìn)行增強，在一定程度上與FS401配合強化了文字的顯示效果。該方案入手簡易，性價比高，在規(guī)定的合適的顯示分辨率下不失為一個好的方案。

[1]FOCUS ENHANCEMENTS, INC, FS401,FS402,FS403 datasheet, 2003.1

[2]譚浩強, C語言程序設(shè)計(第三版), 清華大學(xué)出版社, 2005.7

[3]童詩白,華成英, 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(第三版), 北京:高等教育出版社, 2001

The Video Signal Distribution and Conversion Scheme Based On FS401

WU Xiao-peng CHEN Wei-jia Shantou Institute of Ultrasonic Instruments Co.,Ltd (Shantou 515041)

In this paper, a general video signal distribution and conversion scheme is introduced. By driving single chip, this scheme can achieve the function of four signal interface(VGA,VGA, S-VIDEO and VIDEO) at the same time.

signal, conversion, video

1006-6586(2016)08-0059-04

TP391

A

2016-06-26