采用 SAA7110 和 AL250 集成芯片的 TV/VGA 转换电路
介绍一种采用 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，并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)与计算机监视器的 VGA 信号之间存在很大差别，使得两种显示设备无法通用。Averlogic
公司视频处理芯片 AL250 具有视频信号倍频作用，可与 Philips 公司的前瑞视频解码芯片
SAA7110 配合组成 TV／VGA 转换电路，其输出信号可以直接输入到计算机显示器。
1、TV 信号和 VGA 信号
TV 信号是一种随行扫描信号，把一帧图像分为两场来显示，第一场显示奇数行，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一半，行频也减为原来的一半。而 VGA 信号为满
足高分辨率的要求，采取逐行显示的方式，场频与帧频相等，因此当每帧图像的行数相同时，VGA
信号的行频是 TV 信号行频的两倍。同时，TV 信号将亮度、色彩、扫描同步等信号复合为一路
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
过解码和倍频两步处理，才能转变为 VGA 信号。
2、芯片介绍
TV／VGA 转换电路包括两块主要 IC：PHILIPS 公司的 SAA7110 芯片和 AVERLOGIC 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)，可以输入 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；
——两个 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，通过外界软件编程可以控制其工作方式，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—RBT 601(CCIR 601)制(模拟视频)信号或 YUV422、
RCB565 制(数字视频)信号，与前级解码芯片配合使用，可以实现 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，通过编程可以控制芯片工作方式，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，并输出行、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。
芯片在上电时可以按 STD0、STDl、INTYPE、SQUARE、TESTIN、OVLCTRL 等引脚的电平状
态(高／低)自动进行初始化，也可以由单片机通过 I2C 总线进行软件初始化，并实现 OSD、LUT
等功能。
SAA7110 和 AL250 都具有 I2C 总线接口，包括两根信号线：SDA 引脚(数据线)和 SCL 引脚(时
钟线)。I2C 总线是由 PHILIIPS 公司设计的两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，采用一块 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，为减小两
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＞＜Write Slave Address＞＜A＞＜RegisterIndex＞＜A＞＜Data＞＜A＞＜P＞
读信号：＜S＞＜Write Slave Address＞＜A＞Register Index＞＜A＞＜S＞＜Read Slave Address＞
＜A＞＜Data＞＜NA＞＜P＞
其中，＜S＞为起始信号;＜Write Slave Address＞为写命令的从属器地址，SAA7110 为 9CH，
AL250 为 58H;＜Write Slave Address＞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；＜Register Index＞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，同时也可以通过将 GENERAL 寄存器(地址为 03H)的第四位置 I 来
隔蔽硬件设置引脚，并按寄存器 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 可以激活 AL250 的 OSD 功能，并可通过 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，还可以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一功能。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，并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，并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； 还可集成在显示器内部，增加视频播放功能。
