采用 SAA和 AL集成芯片的
TVVGA转换电路
采用 SAA7110 和 AL250 集成芯片的 TV/VGA 转换电路
介绍壹种采用 SAA7110视频信号解码芯片和和 AL250视频扫描同步信号倍频芯片设计的电视信号
到计算机 VGA信号的转换电路，且给出了硬件电路设计方法和 I2C总线单片机编程控制方法。
基于 CRT(阴极射线管)的电视机和计算机监视器具有相同的基本工作原理和相似的外形，但电视
信号(Tv)和计算机监视器的 VGA信号之间存在很大差别，使得俩种显示设备无法通用。AverlogicX
公司视频处理芯片 AL250具有视频信号倍频作用，可和 PhilipsX公司的前瑞视频解码芯片
SAA7110配合组成 TV／VGA转换电路，其输出信号能够直接输入到计算机显示器。
1、TV信号和 VGA信号
TV信号是壹种随行扫描信号，把壹帧图像分为俩场来显示，第壹场显示奇数行，第二场显示偶数
行，因而每秒钟显示的帧数为逐行扫描时的壹半，行频也减为原来的壹半。而 VGA信号为满足高
分辨率的要求，采取逐行显示的方式，场频和帧频相等，因此当每帧图像的行数相同时，VGA信
号的行频是 TV信号行频的俩倍。同时，TV信号将亮度、色彩、扫描同步等信号复合为壹路信号，
而 VGA信号是分离的 R、G、B信号和行频、场频扫描同步信号，因而 TV信号必须通过解码和倍
频俩步处理，才能转变为 VGA信号。
2、芯片介绍
TV／VGA转换电路包括俩块主要 IC：PHILIPSX公司的 SAA7110芯片和 AVERLOGICX公司的 AL250
芯片。
SAA7110是应用于桌面视频设备的单片视频信号前端处理芯片，采用 CM0S工艺设计，用于模拟视
频信号前段和数字视频信号的解码。它基于行锁定的时钟解码原理，具有以下性能：
——六个模拟信号输入端(6×CVBS或 3×Y/C)，能够输入 NTSC/PAL制视频信号；
——三个模拟信号处理通道和三个模拟滤波器；
——俩个 8位模／数转换器(ADC)；
——输出 8位数字格式的 YUV(4：2：2和 4：1：1)信号；
——内建 YUV总线的亮度、对比度、饱和度的控制器／调节器；
——自动探测 50Hz或则 60Hz的场频；
——内置时钟信号产生电路(CGC)，外接 的晶振即可用于处理各种不同标准输入信号；
——I2C总线控制接口，通过外界软件编程能够控制其工作方式，如选择输入信号通道，调节主
要信号处理通道的增益、亮度、对比度及饱和度等。
该芯片可应用于各种桌面视频设备、多媒体设备、数字电视、图像处理设备，也可用于可视电话、
视频图像采集卡等。
AL250是视频扫描同步信号倍频器(随行扫描到逐行扫描转换)，适用于 NTSC／PAL制和
ITU—RBT601(CCIR601)制(模拟视频)信号或 YUV422、
RCB565制(数字视频)信号，和前级解码芯片配合使用，能够实现 TV信号到 VGA信号的转变。其
性能如下：
——将隔行 TV信号(NTSC/PAL制)转换为逐行 VGA格式的 R、G、B信号；
——自动检测 NTSC/PAL制的输入信号；
——输出 VGA信号分辨率为 640×480（NTSC制）或 768×576(PAL制)；
——高集成度设计，内建 DAC(数／模转换器)、SRAM(静态存储器)、0SD和 LUT(查找表，提供 GAMMA
校正等功能)；
——I2C总线控制接口，通过编程能够控制芯片工作方式，编辑位图和校正输出信号等；
——自动初始化功能，按硬件电路状态完成初始化，无需编程控制；
——使用 5V或 电源，降低了功耗。
该芯片可应用于各种计算机电视卡、逐行扫描电视机、视频游戏机、播放机、液晶电视机等视频
设备。
3、TV／VGA转换电路
此主题相关图片如下：
TV／VCA转换电路包括 SAA7110芯片、AL250芯片、单片机控制电路以及附加电路等。电路原理
图如图 1所示。
SA7110是前端解码器，有六个信号输入引脚，可组成 8种输入端和信号处理通道不同的输入模式。
在本电路设计上，选择 AI_21引脚为 CVBS信号输入端，AI_32、AI_4l引脚分别为亮度、颜色分
离的 S-VIDEO信号的 Y、C输入端。信号经过内部模数转换器的处理，以 8位数据的格式输出亮
度信号和色差信号，且输出行、场同步信号。芯片外接 的石英晶体振荡器，振荡频率的
准确性和稳定性直接影响输出信号。例如使用 的晶振时，彩色图像的色彩信息几乎全部
丢失，画面近于黑白。SAA7110本身不能进行初始化，需要主控器通过 I2C总线(SDA、SCL引脚)
写入初始化数据。
AL250是起倍频作用的后端处理芯片，输入经解码处理的数字视频信号和行、场同步信号，输出 VGA
格式的 R、G、B模拟信号和行频、场频信号。
芯片在上电时能够按 STD0、STDl、INTYPE、SQUARE、TESTIN、OVLCTRL等引脚的电平状态(高／
低)自动进行初始化，也能够由单片机通过 I2C总线进行软件初始化，且实现 OSD、LUT等功能。
SAA7110和 AL250都具有 I2C总线接口，包括俩根信号线：SDA引脚(数据线)和 SCL引脚(时钟
线)。I2C总线是由 PHILIIPSX公司设计的俩线式串行交互通讯方式总线，通讯系统包括主控机和
从属机，数据传送由主控机控制完成。本电路中 SA7110和 AL250都是从属机，主控机采用
ATMEL89C51单片机，通过软件设计模拟 I2C总线功能。电路部分连线如图 2所示。
此主题相关图片如下：
SAA7110和 AL250都使用 5V电源，总工作电流约为 600mA，采用壹块 LM7805集成稳压电源即可
满足整个电路的供电要求。SAA7110和 AL250内部都包括模拟电路和数字电路，为减小俩种电路
间的相互干扰，模拟电路和数字电路的电源应相互隔离。
4、软件设计
I2C总线写／读命令格式如下：
写信号：＜S＞＜WriteSlaveAddress＞＜A＞＜RegisterIndex＞＜A＞＜Data＞＜A＞＜P＞
读信号：＜S＞＜WriteSlaveAddress＞＜A＞RegisterIndex＞＜A＞＜S＞＜ReadSlaveAddress＞
＜A＞＜Data＞＜NA＞＜P＞
其中，＜S＞为起始信号;＜WriteSlaveAddress＞为写命令的从属器地址，SAA7110为 9CH，AL250
为58H;＜WriteSlaveAddress＞为读命令的从属器地址，SA7110为9DH，AL250为59H；＜A＞为从属
器产生的确认标志；＜RegisterIndex＞为芯片内部寄存器的地址，SA7110和 AL250分别有 47
和 42个 8位数据寄存器，用于控制芯片的工作；＜Data＞为要写入或读出寄存器的数据；＜P＞为
停止信号。
AL250具有自动初始化功能，同时也能够通过将 GENERAL寄存器(地址为 03H)的第四位置 I来隔
蔽硬件设置引脚，且按寄存器 BOARDCONFIG(地址为 O2H)中的内容初始化芯片，寄存器值为 10H
表示输示为 NTSC制。11H表示为 PAL制。当值为 12H时，芯片自动检测输入信号的格式。向寄存
器 10H中写入数据 43H或 83H能够激活 AL250的 OSD功能，且可通过 11H、13H等寄存器完成位
图编辑。而在 10H中写入 1CH、1DH、1EH则分别打开红、绿、蓝 LUT，实现图像的 GAMMA校正。
最简单的初始化程序只需向SA7110中的寄存器写入初始化数据(寄存器地址为00H-19H、20H-32H)。
通过设置寄存器 20H、21H、22H和 2CH的内容选择信号输入模式。输入 CVBS信号时，寄存器的
值分别为 D9H、16H、40H、03H，而输入 S-VIDEO信号时，这些值变为 3CH、21H、C1H和 23H。改
变其它寄存器的内容，仍能够调节输出信号的亮度、对比度、增益及输出信号的相位关系。如寄
存器 01H-05H、14H-18H分别用于控制 50Hz/60Hz场频时行频信号的上、下沿位置，06H和 07H用
于控制信号的亮度和色度。
89C51单片机本身没有 I2C总线，必须按 I2c通信数据的格式通过软件设计模拟这壹功能。电路
上选择 和 ／O口作为 SCL线和 SDA线。程序采用 C51单片机语言编写，流程图如图 3
所示。
此主题相关图片如下：
在电路测试时，我们先后输入机子的 CVBS和 S-VIDEO信号，且在显示器上观察输出信号，都获
得了清晰稳定的彩色图像。该电路原理简单，使用方便，采用单片机作为控制器，输出信号可直
接在显示器上显示，无需主机的支持，且且由于将隔行信号转换为逐行信号，提高了画面的分辨
率。本电路可应用于各种 TV/VGA转换盒；也可集成在 VCD、DVD播放器或 CCD摄像机中，增加 VGA
输出功能；仍可集成在显示器内部，增加视频播放功能。
