一種多功能差分rgb視頻生成裝置制造方法

一種多功能差分rgb視頻生成裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種多功能差分RGB視頻生成裝置，包括數字信號接收器、視頻DA轉換器、CPLD、視頻差分驅動器、差分信號驅動器，通過駐留在CPLD中的邏輯變換軟件可完成復合同步信號生成、傳輸延時控制、輸出分配控制、節電節能控制等關鍵操作，實現多種模式的差分信號輸出。本發明整體設計高效合理先進，極大地豐富了差分RGB視頻的生成模式，將為差分RGB視頻的應用推廣提供動力。
【專利說明】-種多功能差分RGB視頻生成裝置

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種新型差分RGB視頻生成裝置，特別是涉及一種多功能的差分RGB 視頻生成裝置。

【背景技術】
[0002] 在視頻傳輸和接口領域，隨著科學技術的不斷發展，近年來以數字信號為代表的 傳輸模式逐漸成為時代的主角，如HDMI、DVI、LVDS等，數字信號因其具有較強的抗干擾能 力更適合于在復雜環境中實現遠距離傳輸，但數字信號完全代替模擬信號畢竟需要一個相 當長的時間過程，在此過渡階段，很多視頻設備在使用數字接口的同時依然保留了模擬信 號接口，在很多地區和領域，模擬接口的使用和模擬信號的傳輸仍是主流應用方式，正因為 如此，能否找到一種視頻信號既具有數字信號抗干擾能力強、傳輸距離遠，又保留了模擬信 號的本質特性呢？在長期實踐驗證的基礎上，差分RGB信號是一種公認為滿足這種要求并 被廣泛使用的視頻信號。差分RGB信號包括三種傳輸模式，如圖1 (a)、圖1 (b)、圖1 (c)所 /_J、1 〇
[0003] 傳統的差分RGB視頻生成裝置比較簡單，主要由單端轉差分電路將模擬信號變換 得到，一般有兩種實現方式：
[0004] 第一種采用由普通運放（如：AD813)構成的單端轉差分電路，直接將模擬VGA信 號中的R、G、B分量進行差分轉換，同時采用差分信號驅動芯片（如：DS9638)將VGA信號中 的Η、V分量進行差分轉換，從而獲得如圖1 (a)所示的差分RGB信號。
[0005] 第二種是在第一種方式基礎上的改進，主要是增加了視頻差分驅動芯片（如： AD8148)，它能夠將同步信號以共模的方式嵌入在R、G、B差分信號中，最終獲得如圖1 (c)所 示的差分RGB信號。
[0006] 以上兩種實現方式雖然實現簡單，但存在以下方面的缺陷：
[0007] a)第一種方式只能生成同步信號分離的差分R、G、B視頻信號；
[0008] b)第二種方式不能生成同步信號疊加在G色度上的差分R、G、B視頻信號；
[0009] c)必須從模擬的VGA信號經變化獲得，不具備接收數字視頻信號的能力；
[0010] d)沒有節電節能狀態模式，造成資源浪費，也不易于視頻輸出狀態有無的靈活切 換。


【發明內容】

[0011] 針對已有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種多功能差分RGB視頻生成 裝置，通過CPLD實現復合同步信號生成、傳輸延時控制、輸出分配控制、節電節能控制等關 鍵操作，實現多種模式的差分信號輸出。該裝置具有新型、高效、多功能一體化等特點，完全 可以滿足視頻傳輸和接口領域對差分R、G、B視頻信號的應用需求。
[0012] 本發明的發明目的通過以下技術方案實現：
[0013] 一種多功能差分RGB視頻生成裝置，包括數字信號接收器、視頻DA轉換器、CPLD、 視頻差分驅動器、差分信號驅動器，數字信號接收器用于將接收到的數字視頻信號轉換為 多個分量信號，分量信號中的數字RGB分量信號、數據使能分量信號、時鐘分量信號輸出到 視頻DA轉換器，水平同步分量信號和垂直同步分量信號輸出到CPLD ;
[0014] 所述CPLD根據輸入的控制信號以及水平同步分量信號和垂直同步分量信號經變 換后輸出復合同步信號到視頻DA轉換器，用于獲得同步信號疊加在G色度上的差分R、G、B 視頻信號；或者輸出2路Η、V同步信號分別送到視頻差分驅動器、差分信號驅動器；
[0015] 所述視頻DA轉換器用于將數字RGB分量信號、數據使能分量信號、時鐘分量信號 進行數模轉換，轉換為差分R、G、B視頻；
[0016] 視頻差分驅動器接收差分R、G、B視頻并對其進行增益提高輸出，同時也接收Η、V 同步信號，用于得到同步信號以共模的方式嵌入在R、G、B差分信號中的差分R、G、B視頻
[0017] 差分信號驅動器接收H、V同步信號并輸出差分H、V同步信號。
[0018] 優選地，所述CPLD中駐留邏輯變換軟件，邏輯變換軟件采用模塊化的設計方法， 將軟件分為復合同步信號生成模塊、信號延時模塊、選擇輸出控制模塊三個組成部分，如圖 2所示。復合同步信號生成模塊接收HS、VS同步信號并經內部邏輯運算后生成復合同步 信號XS-g ;信號延時模塊采用延時算法對輸入的HS、VS同步信號進行延時輸出為HSl-g、 VSl-g、HS2-g、VS2-g信號，且延時時間等于視頻DA轉換的時間，以保證同步信號與視頻DA 轉換后的R、G、B色度信號無相位偏差；選擇輸出控制模塊根據輸入控制信號SEL1、SEL2的 電平值選擇輸出同步信號XS、HS1、VS1、HS2、VS2和節電控制信號PWDN1、PWDN2,以達到通 過改變SELUSEL2的兩電平值便可方便獲得三種不同傳輸模式的差分RGB信號和節能狀態 模式。
[0019] 優選地，所述數字信號接收器和視頻DA轉換器的輸入端設有節能控制端口，節能 狀態有效時數字信號接收器和視頻DA轉換器終止運行。
[0020] 優選地，CPLD輸出的2路H、V同步信號滯后輸入的水平同步分量信號和垂直同步 分量信號，滯后時間為視頻DA轉換器的轉換時間。
[0021] 本發明的有益效果在于：本發明為視頻傳輸和接口領域提供了一種新型多功能差 分RGB視頻生成裝置，它的功能全面，涵蓋了差分RGB信號的全部三種傳輸模式；它的設計 新穎，以即將廣泛使用得數字視頻作為源頭并對其進行變換得到；它的構思巧妙，通過駐留 在CPLD中的邏輯變換軟件可完成復合同步信號生成、傳輸延時控制、輸出分配控制、節電 節能控制等關鍵操作，簡單高效。本發明整體設計高效合理先進，極大地豐富了差分RGB視 頻的生成模式，將為差分RGB視頻的應用推廣提供動力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 圖la為同步信號獨立傳輸的差分RGB信號。
[0023] 圖lb為同步信號以復合形式疊加在G色度消隱區的差分RGB信號。
[0024] 圖lc同步信號以共模的方式傳輸在RGB差分對上的差分RGB信號。
[0025] 圖2為本發明中CPLD邏輯變換軟件的組成框圖。
[0026] 圖3為本發明一種多功能差分RGB視頻生成裝置。
[0027] 圖4為本發明實例中DVI視頻-差分RGB視頻生成裝置。
[0028] 圖5為本發明實例中CPLD輸入信號和輸出信號的邏輯關系。圖中#7. 5表不輸出 信號相對于輸入信號有7. 5ns的延時。

【具體實施方式】
[0029] 下面結合附圖給出本發明較佳實施例，以詳細說明本發明的技術方案。
[0030] 如圖3所示本發明一種多功能差分RGB視頻生成裝置，包括數字信號接收器、視頻 DA轉換器、CPLD、視頻差分驅動器、差分信號驅動器。
[0031] 如圖4所示，本實施例中的輸入信號分為兩組：
[0032] ①原始輸入的數字視頻信號：DVI視頻；
[0033] ②輸入控制電平信號：SEL1、SEL2。
[0034] 以下根據信號流從左向右的流向依次對差分RGB視頻生成裝置內的各功能模塊 進行具體說明如下：
[0035] a)選用的數字信號接收器為TI公司研制的TFP401芯片，該芯片可以接收單TMDS 鏈的DVI視頻信號，支持的最大視頻分辨率為UXGA (1600 X 1200)，最大像素頻率為165MHz， 輸出模式為24bit RGB (8:8:8)模式，采用3. 3V單電源供電。本實施例中TFP401的輸入信號 有DVI視頻信號和PWDN1信號（節能信號），在PWDN1為低電平時，TFP401處于節電模式狀 態，此時所有輸入信號腳被禁止使能，所有輸出信號緩沖區處于高阻狀態；在PWDN1為高電 平時，TFP401處于正常模式狀態，正常輸出數字視頻信號，輸出信號包括：R[7:0]、G[7:0]、 B[7:0]、DE、CLK、HS、VS。
[0036] b)選用的CPLD為XILINX公司研制的XC95144XL芯片，該芯片是一款高性能的在 線編程的邏輯芯片，工作頻率可達178MHz，pin-to-pin延時只有5ns，具有3200個可用門 和144個宏單元，采用3. 3V供電，可接受5V、3. 3V、2. 5V電平信號。本實施例中CPLD的輸 入信號為 HS、VS、SEL1、SEL2，輸出信號為 XS、HS1、VS 1、HS2、VS2、PWDN1、PWDN2，輸出信號和 輸入信號的關系見圖5所示。
[0037] CPLD中駐留邏輯變換軟件，邏輯變換軟件采用模塊化的設計方法，將軟件分為復 合同步信號生成模塊、信號延時模塊、選擇輸出控制模塊三個組成部分，如圖2所示。復合 同步信號生成模塊接收HS、VS同步信號并經內部邏輯運算后生成復合同步信號XS-g ;信 號延時模塊采用延時算法對輸入的HS、VS同步信號進行延時輸出為HSl-g、VSl-g、HS2-g、 VS2-g信號，且延時時間等于視頻DA轉換的時間，以保證同步信號與視頻DA轉換后的R、G、 B色度信號無相位偏差；選擇輸出控制模塊根據輸入控制信號SEL1、SEL2的電平值選擇輸 出同步信號XS、HS1、VS1、HS2、VS2和節電控制信號PWDN1、PWDN2,以達到通過改變SEL1、 SEL2的兩電平值便可方便獲得三種不同傳輸模式的差分RGB信號和節能狀態模式。
[0038] c)視頻DA轉換器選用的是ADI公司研制的ADV7123芯片，這是一款單芯片、三 通道、高速數模轉換器，內置三個高速、10位、帶互補輸出的視頻DAC，具有視頻輸入控制信 號！ SYNC和！ BLANK，采用3. 3V供電。本實施例中ADV7123的連接關系為：
[0039] >三個DAC的高八位對應接TFP401輸出RGB數字信號，即R[9:2] = R[7:0]、 G[9:2] =G[7:0]、B[9:2] =B[7:0]，三個 DAC 的低兩位接地；
[0040] >視頻消隱控制信號！ BLANK接TFP401輸出的數據使能分量信號，S卩！ BLANK = DE ；
[0041] >視頻同步控制信號！ SYNC接CPLD輸出的復合同步信號，S卩！ SYNC = XS，當XS 為有效的復合同步信號時，可以獲得同步信號疊加在G色度上的差分R、G、B信號傳輸模式， 見圖1(b);
[0042] >時鐘輸入信號接TFP401輸出的時鐘分量信號，S卩CLOCK = CLK ;
[0043] >節電控制信號接CPLD輸出的PWDN2信號，即！ PS = PWDN2,在PWDN2為低電平 時，ADV7123處于節電模式狀態，在PWDN2為高電平時，ADV7123正常輸出差分視頻信號。
[0044] 值得說明的是，ADV7123存在模擬輸出7. 5ns的延遲時間，此延遲時間也必須在水 平同步信號和垂直同步信號上得到補償，見圖5中的#7. 5ns，否則在圖1所示的（a)、（c)傳 輸模式中，圖像將存在像素點偏移。
[0045] d)視頻差分驅動器選用的是ADI公司研制的AD8148芯片，這是一款單芯片、三通 道、高速視頻差分驅動器，工作頻率為700MHz，能夠接收差分信號并輸出增強的差分信號， 且具有固定的4倍增益，可以將同步信號以共模的方式編碼在差分傳輸線對上，采用±5V 供電。本實施例中AD8148接收ADV7123輸出的差分視頻信號CR+、CR-、CG+、CG-、CB+、CB-， 在對其進行增益增強后輸出差分視頻信號R+、R-、G+、G-、B+、B- ;AD8148同時也接收同步 信號HS1、VS1，當有有效的同步信號輸入時，通過芯片內部的同步信號編碼邏輯電路將其以 共模的方式傳輸到差分R、G、B線對上，見圖1 (c)。需要注意的是，同步信號以此方式編碼 傳輸到差分線對上，在接收端需要選擇對應的芯片將同步信號解碼出來，我們可以選擇ADI 公司研制的AD8145芯片完成此反過程。
[0046] e)差分信號驅動器選用的是TI公司研制的DS26F31ME/883芯片，這是一款單芯 片、四通道、差分信號驅動器，可以將同步信號以差分形式驅動到差分傳輸線對上，采用5V 單電源供電。本實施例中DS26F31ME/883接收同步信號HS2、VS2，通過芯片內部的邏輯電路 轉換，輸出差分同步信號H+、H-、V+、V-，此時可以得到同步信號獨立傳輸的差分R、G、B視 頻信號，見圖1(a)。
[〇〇47] 雖然以上描述了本發明的【具體實施方式】，但是本領域的技術人員應當理解，這些 僅是舉例說明，在不背離本發明的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出多種變 更或修改。因此，本發明的保護范圍由所附權利要求書限定。
【權利要求】
1. 一種多功能差分RGB視頻生成裝置，包括數字信號接收器、視頻DA轉換器、CPLD、視 頻差分驅動器、差分信號驅動器，其特征在于數字信號接收器用于將接收到的數字視頻信 號轉換為多個分量信號，分量信號中的數字RGB分量信號、數據使能分量信號、時鐘分量信 號輸出到視頻DA轉換器，水平同步分量信號和垂直同步分量信號輸出到CPLD; 所述CPLD根據輸入的控制信號以及水平同步分量信號和垂直同步分量信號經變換后 輸出復合同步信號到視頻DA轉換器，或者輸出2路Η、V同步信號分別送到視頻差分驅動 器、差分信號驅動器； 所述視頻DA轉換器用于將數字RGB分量信號、數據使能分量信號、時鐘分量信號進行 數模轉換，轉換為差分R、G、B視頻； 視頻差分驅動器接收差分R、G、B視頻并對其進行增益提高輸出，同時也接收Η、V同步 信號，用于得到同步信號以共模的方式嵌入在R、G、B差分信號中的差分RGB視頻； 差分信號驅動器接收Η、V同步信號并輸出差分Η、V同步信號。
2. 根據權利要求1所述的一種多功能差分RGB視頻生成裝置，其特征在于所述CPLD中 駐留邏輯變換軟件，包含復合同步信號生成模塊、信號延時模塊、選擇輸出控制模塊三個組 成部分； 所述復合同步信號生成模塊接收水平同步分量信號和垂直同步分量并經內部邏輯運 算后生成復合同步信號XS-g ; 所述信號延時模塊采用延時算法對輸入的水平同步分量信號和垂直同步分量信號進 行延時輸出為HSl-g、VSl-g、HS2-g、VS2-g信號，且延時時間等于視頻DA轉換的時間； 所述選擇輸出控制模塊根據輸入控制信號SELUSEL2的電平值選擇輸出同步信號XS、 HS1、VS1、HS2、VS2進行三種不同傳輸模式的差分RGB信號切換。
3. 根據權利要求2所述的一種多功能差分RGB視頻生成裝置，其特征在于所述選擇輸 出控制模塊還根據輸入控制信號SEL1、SEL2的電平值選擇輸出二路節電控制信號控制數 字信號接收器和視頻DA轉換器的節能狀態模式。
4. 根據權利要求1所述的一種多功能差分RGB視頻生成裝置，其特征在于所述數字信 號接收器和視頻DA轉換器的輸入端設有節能控制端口，節能狀態有效時數字信號接收器 和視頻DA轉換器終止運行。
5. 根據權利要求1所述的一種多功能差分RGB視頻生成裝置，其特征在于CPLD輸出 的2路Η、V同步信號滯后輸入的水平同步分量信號和垂直同步分量信號，滯后的時間為視 頻DA轉換器的轉換時間。
【文檔編號】H04N5/04GK104113720SQ201410366162
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月29日 優先權日:2014年7月29日
【發明者】章圣焰, 詹于杭, 童歆, 劉小康 申請人:中國航空無線電電子研究所